杜鹃花科白珠树属核心东亚分支系统与进化策略研究

集中分布在中国-喜马拉雅地区和马来群岛的东亚杜鹃花科白珠树属植物在生境、生活习性及形态特征上表现出高度的多样化。经我们初步研究显示，大约85%以上的东亚白珠树属植物组成了单系群"核心东亚分支"，并发现该分支分为两个在遗传、生境适应和形态学特征上采取不同进化策略的类群，但由于取样与分子数据的局限，该分支的系统发育和进化机制仍未能得到较客观地认识。本研究拟在原有研究基础上，扩大取样，增加分子片段特别是核基因序列，较全面地阐述"核心东亚分支"的系统发育和进化策略，并解析该类群在中国-喜马拉雅和马来群岛丰富的物种多样化成因，为中国-喜马拉雅和马来群岛物种形成和进化机制的研究提供重要证据，亦为揭示环太平洋分布的广义白珠树属和整个白珠树族的系统进化，及其间断分布格局成因提供重要线索。同时借助生态学和形态学数据，研究该类群的适应性特征及其进化规律，探寻关键分类性状，进行隐种鉴别和分类学修订。

本项目以杜鹃花科白珠树族核心东亚分支为研究对象，该分支集中分布在中国—喜马拉雅地区和马来群岛，在生境、生活习性及形态特征上表现出高度的多样化。在前期阶段性工作基础上，1）研究范围扩大至整个白珠树族，补充了低拷贝核基因Waxy和Lfy的测序，通过8个片段（ITS、Waxy、Lfy、rpl16、trnL-trnF、trnG-trnS、matK、ndhF）构建了122个种的分子系统树，揭示了核心东亚分支的系统发育机制。研究表明：Waxy和Lfy在核心东亚分支19种中均为两个拷贝，一个拷贝与叶绿体基因分析得到的系统位置一致，另一个拷贝与ser. Hispidulae构成一支，但支持率较低，而白珠树族其余种（除了南美洲的Gaultheria myrsinoides之外）的这两个基因均只具有一个拷贝。结合已有的染色体证据，推测该分支可能为异源多倍化起源。2）基于已收集的小叶类群23种100余居群材料，选取分布、气候、海拔、生境、花型、花粉、毛被、叶解剖、果实、种子、和化学成分等关键性状，借助分子系统发育树，对小叶类群ser. Trichophyllae进行了分类学修订。3）增加形态学数据，对白珠树族7属植物129种242个样品（含核心东亚分支38种80个样品）的叶表皮微形态特征共30个性状进行了SEM观察、编码与演化分析，发现：叶毛被特征具有重要的系统学意义，对核心东亚分支具有重要的分类学价值； 该族叶表皮微形态演化可能受到大气CO2浓度和气温等因素的影响较大而大气湿度、溶质及辐射等环境因子的影响较小。4）通过查阅文献、网络、野外调查等，对中国白珠树属植物的野生种类、形态、分布、资源量、DNA条形码物种鉴别力等进行评述，初步评价了其观赏、药用、食用等经济价值，旨在为该属植物的野生种质资源保护和可持续利用提供理论依据。本项目揭示多分子片段联合分析未能解决该类群的系统发育关系，应进一步运用叶绿体基因组手段，并从种级水平上的谱系分化两方面来研究该类群。