广布种檵木及其近缘类群的亲缘地理学研究

Climatic oscillations during the Quaternary ice age have long been considered to have had profound effects on the geographic distribution and spatial genetic pattern of extant species.The subtropical evergreen broadleaved forest (STEBF) in China is one of the most important global forest systems. The evolutionary history of the STEBF and its constituent plant species have become hotspot issues in phylogeographic studies in China. The present study focused on a widespread constituent species Loropetalum chinense (Hamamelidaceae) within the Chinese STEBF. Self pollination and seed-dispersal mechanisms greatly limit its long distance dispersal. Therefore, the demographic history of L. chinense is closely related to geographical and ecological changes that have occurred in response to the climatic fluctuations during past glacial-interglacial cycles, making it a good model for elucidation of the vegetational history of the STEBF in China. In our research, we intend to conduct a comprehensive phylogeographic study of L. chinense and its related species based on large scale population sampling and by the means of cpDNA haplotype and AFLP analyses. The spatial distribution pattern of genetic variation, population genetic structure and lineage divergence will be detected in order to reveal the glacial refugia and postglacial range expansion of the populations, and to elucidate the evolutionary history of L. chinese. Our research will provide a case study of the phylogeographic history for this vegetation type and will furthermore improve understanding of past vegetation dynamics and floristic evolutionary pathways of the STEBF in China.

第四纪冰期气候波动给生物类群的分布格局和物种分化带来了巨大影响。亚热带常绿阔叶林是我国最重要的森林群落类型之一，该植被及其所蕴藏的植物类群连同其分布格局自冰期以来都发生了一系列变化。目前，常绿阔叶林植物及相关植被的进化历史已成为我国亲缘地理学研究的热点问题。檵木是我国亚热带地区的广布种、常绿阔叶林重要组成成分。自交机制和受重力影响的种子散布方式限制了其长距离基因流，使其成为探讨气候波动和地质历史变迁对物种进化历史影响的理想材料。本项目拟在前期研究的基础上，对檵木及其近缘类群进行亲缘地理学研究。基于cpDNA单倍型分析和AFLP分析，揭示该种遗传变异空间分布格局和谱系进化历史，推测其第四纪冰期避难所、冰期后迁移路线和群体扩张。本研究将为揭示我国亚热带常绿阔叶林冰期避难所、遗传多样性中心和保护中心，探索该植被的进化历史，提供研究实例和科学依据，具有重要科学意义。

一、项目背景：第四纪冰期气候波动给生物类群的分布格局和物种分化带来了巨大影响。亚热带常绿阔叶林是我国最重要的森林群落类型之一，该植被及其所蕴藏的植物类群连同其分布格局自冰期以来都发生了一系列变化。目前，常绿阔叶林植物及相关植被的进化历史已成为我国亲缘地理学研究的热点问题。檵木是我国亚热带地区的广布种、常绿阔叶林重要组成成分。自交机制和受重力影响的种子散布方式限制了其长距离基因流，使其成为探讨气候波动和地质历史变迁对物种进化历史影响的理想材料。.二、主要研究内容：1. 野外群体调查和样品补充采集：我们广泛采集了檵木在中国分布范围内的50多个群体，同时，获得了全部两个已知分布点的日本群体，采集的檵木群体样品覆盖其在整个东亚的地理。2. 亲缘地理学分析：（1）检测檵木遗传多样性水平和群体遗传结构。（2）揭示檵木第四纪冰期的避难所、冰期后迁移路线。 （3）揭示是否存在基因渐渗、杂交等。（4）揭示檵木边缘群体的遗传结构，探讨地理隔离、遗传漂变和基因流对边缘群体的影响，检测边缘群体与分布区中心群体的遗传分化程度。（5）推测了我国亚热带常绿阔叶林的冰期避难所、遗传多样性中心和保护中心，探讨常绿阔叶林的进化历史。.三、重要结果：（1） 檵木分布范围广、分布区域连续、群体较大和进化历史久等因素造成其具有较高的遗传多样性和群体遗传分化。（2） 推测檵木和四药门花在第三纪的始新世发生物种分化，三个单倍型谱系在中新世末期至上新世早期发生分化，谱系分化古老、进化历史久。（3）CpDNA单倍型分析表明檵木遗传变异在空间上呈现“东-西”分布格局。 （4） 群体扩张和自西向东的群体迁移。基于化石证据和谱系分化时间，末次冰期早期，檵木发生了群体扩张。生态位模型分析结果支持檵木分布区自末次冰期以来发生了由西向东的迁移。（5）基于单倍型地理分布格局，推测南岭和武夷山阻碍了南北两侧群体的基因交流，起到了地理屏障的作用。 .四、关键数据：4 对引物扩增的400多个檵木个体cpDNA序列以及AFLP分子比较检测的多样性条带等。.五、科学意义：通过常绿阔叶林广布种檵木及其近缘类群的亲缘地理学研究，探讨第四纪冰期气候波动和地质历史变迁对檵木物种进化历史的影响，进而为揭示我国常绿阔叶林冰期避难所、遗传多样性中心和保护中心以及该植被的进化历史提供实例、积累数据。