掌叶铁线蕨复合群的系统学与生物地理学研究

东亚-北美间断是北半球植物温带成分间断中最经典的生物地理模式，但迄今仍缺少该分布格局在蕨类植物中的案例研究。基于对北美掌叶铁线蕨的分子系统学研究，Paris提出掌叶铁线蕨是一个包括3个地理隔离种的复合群，间断分布于北美西部,北美东部和东亚。1991年，Paris发表了一个仅分布于美国东北部和加拿大东南部很小区域的杂交种。东亚分布的灰背铁线蕨与掌叶铁线蕨复合群在形态上也很相似。该项目以掌叶铁线蕨复合群为研究对象，拟通过对铁线蕨属植物50-80个种约90个样品的五个叶绿体片段的联合分析重建该复合群内的系统关系。基于分子系统学的分析结果，并结合形态学、地史和化石资料，探讨掌叶铁线蕨复合群的东亚-北美间断分布模式的形成时期及形成机制。研究结果对探索蕨类植物的洲际间断分布模式及传播路线具有重要意义，将成为比较和研究东亚-北美间断分布模式在蕨类植物与种子植物之间异同的首次尝试。

东亚-北美间断是北半球植物温带成分间断中最经典的生物地理分布模式，但迄今仍缺少该分布格局在蕨类植物中的案例研究。基于对北美掌叶铁线蕨的研究，Paris提出掌叶铁线蕨是一个包括3个地理隔离种的复合群，间断分布于北美西部,北美东部和东亚。1991年，Paris发表了一个仅分布于美国东北部和加拿大东南部很小区域的杂交种A. viridimontanum。东亚分布的灰背铁线蕨与掌叶铁线蕨复合群在形态上也很相似。该项目以掌叶铁线蕨复合群为研究对象，通过对铁线蕨属植物100个样品的五个叶绿体片段 ( atpA , atpB , rbcL , trnL-F , and rps4-trnS ) 的联合分析重建了该复合群内的系统关系。研究表明掌叶铁线蕨复合群是单系，其姐妹群为东亚分布的月牙铁线蕨A. edentulum。掌叶铁线蕨A. pedatum并没有形成一个分支, 而是落入了三个不同分支。北美分布的A. aleuticum-A. viridimontanum聚入了掌叶铁线蕨A. pedatum内 .灰背铁线蕨是A. pedatum-A. aleuticum分支的姐妹群。如果承认A. aleuticum和A. viridimontanum的话，东亚-北美间断分布的掌叶铁线蕨A. pedatum就必须被分为三个种（北美A. pedatum，日本分布种和中国分布种）。DIVA分析显示掌叶铁线蕨复合群起源于东亚，掌叶铁线蕨复合群冠级的分异时间估测为中新世晚期或上新世早期（4.27 (2.24 – 6.57) mya）。该复合群的东亚-北美间断是两次洲际迁移的结果——一次是晚第三纪时从东亚到北美的迁移，一次是更新世时从北美迁移回东亚。该研究结果对探索蕨类植物的洲际间断分布模式及传播路线具有重要意义，是比较和研究东亚-北美间断分布模式在蕨类植物与种子植物之间异同的首次尝试。项目已发表3篇论文，关于掌叶铁线蕨复合群的谱系地理学研究等4篇论文正在审稿或最后修改中。