基于形态、鸣声和分子标记的山鹧鸪属鸟类系统发育研究

Phylogeny is an essential part of studying Taxonomy, Systematics, Conservation biology and Biogeography. In avian phylogenetic studies, integrating morphological, vocal and molecular data, has become an important developing direction of ornithology. Genus Arborophila has the most species and endemic species of the family Phasianidae in China. However, the taxonomy and phylogeny of Arborophila remain under dispute. Previous studies postulate that Arborophila comprises 16 to 22 species, but without a unified conclusion. And molecular phylogenetic studies by far only used a few Arborophila species to analysis the phylogeny of Phasianidae. Until now, no molecular phylogenetic study, especially the one integrates morphological and vocal characters, has been performed with consideration of the whole Arborophila genus. In the present project, we intend to integrate morphological, vocal characters and multi-locus molecular data to investigate the phylogeny of Arborophila. We aim to clarify the taxonomic and systematic uncertainties surrounding Arborophila, in order to protect the group more accurately and more effectively. On the other side, we intend to investigate the effects of the uplift of Qinghai-Tibet plateau, and sea-level changes had made on the speciation and distribution of Arborophila, in order to explore the evolutionary history and the origin of species diversity of this diverse group.

系统发育是分类学、系统学、保护生物学和生物地理学等领域研究必不可少的一部分。在鸟类的系统发育研究中，综合采用形态、鸣声和分子标记，已经成为鸟类学发展的一个重要方向。山鹧鸪属（Arborophila）是我国雉科鸟类中种类最多、特有种最多的属。然而，以往基于形态特征与地理分布的差异，研究者认为山鹧鸪属分为16-22种，分类十分混乱。现有的有关山鹧鸪的分子系统发育研究也仅仅是利用少量物种分析雉科的系统发育，而针对山鹧鸪全属的分子系统发育研究，尤其是结合鸣声和形态特征的系统发育研究尚未开展。本项目拟利用多基因分子标记，结合鸣声和形态特征分析，研究山鹧鸪属鸟类的系统发育，解决以往研究中存在争议的亚种、种和亚属的分类和系统发育问题，以期更准确、更有效地对该类群进行保护。此外，本项目拟探讨青藏高原隆升和海平面的升降对山鹧鸪属物种分化和分布的影响，以期了解该类群的进化历史和其丰富的物种多样性的起源。

系统发育是分类学、系统学、保护生物学和生物地理学等领域研究必不可少的一部分。在鸟类的系统发育研究中，综合采用形态、鸣声和分子标记，已经成为鸟类学发展的一个重要方向。山鹧鸪属（Arborophila）是我国雉科鸟类中种类最多、特有种最多的属。然而，以往基于形态特征与地理分布的差异，研究者认为山鹧鸪属分为16-22种，分类十分混乱。现有的有关山鹧鸪的分子系统发育研究也仅仅是利用少量物种分析雉科的系统发育，而针对山鹧鸪全属的分子系统发育研究，尤其是结合鸣声和形态特征的系统发育研究尚未开展。本项目获得了17种山鹧鸪样品，其中8种为博物馆标本样品，传统PCR方法难以获得足够的数据进行系统发育分析。因此本项目在预算允许的情况下，对实验样品进行了低覆盖度基因组测序，开发了一套针对低覆盖度基因组测序的分析方法，成功从标本样品的测序数据中获取了不同类型的系统发育组学数据，包括超保守元件、外显子、内含子和线粒体基因组，为更充分地利用博物馆标本样品进行分析提供了方法。基于该方法，本项目明确了以往被认为是山鹧鸪的一个亚属的树鹧鸪在雉科系统发育树中的确切地位；并获得了迄今为止最为完整的山鹧鸪属鸟类的系统发育。该分析结果与利用鸣声特征构建的最大简约树基本一致，进一步验证了本项目获得的山鹧鸪属系统发育。基于该可靠的系统发育，本项目估计了山鹧鸪系统发育树中各节点的分化时间和祖先分布范围，探讨了古地质古气候历史对山鹧鸪物种分化和分布的影响。结果表明，山鹧鸪属的分化与全球气候变冷紧密相关，中新世末期全球气候变冷促使了山鹧鸪属的首次分化，上新世全球气候变冷造成了山鹧鸪属的快速分化，更新世气候变冷造成的东南亚地区海平面下降进一步促进了山鹧鸪属的分化。对山鹧鸪属的研究分析表明，系统发育基因组学能够为探讨东南亚地区丰富且复杂的生物多样性的起源和演化提供前所未有的机遇。