束花粉报春的生物地理学研究：响应气候变化的遗传结构和种群动态历史

Understanding genetic structure and demographic history of a species and its responses to past climatic changes is an important first step in modern population management, especially the Quaternary climatic oscillations that had an important role in shaping species’ genetic structure and current distribution pattern. Numerous previous studies have found that cold-adapted species inhabiting mountains have survived in multiple high-latitudinal/altitudinal refugia during the last glacial maximum (LGM), however, it remains unclear how past climatic changes affected the population structure and demographic history of alpine plants. In this project, we aim to 1) investigate the population structure and demographic history of Primula fasciculata that widely occurs in the Hengduan Mountains, and 2) evaluate how the different Quaternary glacial periods affected its evolutionary history, based on chloroplast DNA markers and RAD sequencing combined with coalescence analysis and species distribution modeling. The findings of this project will improve our understanding of how alpine plants responded to the past climatic changes, and provide important references for the population conservation and management in the future.

研究物种遗传结构和种群动态历史及它们对过去气候变化的响应可以为将来的种群维持提 供重要的理论依据，尤其是第四纪气候变化，对现有物种种群的遗传结构和分布格局具有重要的影响。已有的研究发现，高山耐寒植物在最后一次冰期时可以存活在高纬度/高海拔的多个避难所，但气候变化对高山植物的遗传结构和动态历史的影响仍不清楚。本项目拟选取广泛分布于横断山脉的束花粉报春为研究对象，利用叶绿体DNA标记和群体简化基因组数据，结合遗传结构分析、溯祖模拟和生态位模拟等手段，揭示束花粉报春的群体遗传结构和种群历史态变化，评估过去气候变化对其种内分化、遗传结构和种群历史的影响。研究结果将加深我们对高山耐寒植物响应过去气候变化的理解，并为将来的种群维持和保护提供理论依据。

理解塑造物种群体遗传结构的因素及其对过去气候变化的响应可以为现代种群管理提供理论依据。虽然物种对末次盛冰期的响应已得到很好的研究，但末次盛冰期之前的冰期对植物种群动态历史的影响仍未得到很好的研究。在本研究中，我们调查了广泛分布于横断山脉和青藏高原的束花粉报春的种群结构和种群动态历史。我们使用限制性酶切位点相关 DNA 测序技术获得了 234 个样本的基因组数据，然后结合近似贝叶斯计算方法和物种分布模型，通过测试多个种群分化模型和种群动态历史情景来评估过去多个冰期事件对该种种群动态历史的影响。种群结构分析表明束花粉报春显示出惊人的种群结构，鉴定到六个遗传谱系。近似贝叶斯进化模型表明横断山脉东部地区的束花粉报春群体是祖先，现在的群体在最大冰期（约 80-50 万年前）之后与祖先群体分化，这与物种分布模拟的结果相一致。鉴定到六个遗传谱系在随后的第四纪冰期和间冰期循环中分化而来且经历了扩张或瓶颈效应，并存活于末次盛冰期的不同避难所中。我们的结果表明种群基因组数据在评估过去气候变化对高山植物种群动态历史中发挥重要作用。