八角莲属种水平的亲缘地理学及物种形成历史的研究

本项目拟对八角莲属7个形态学种进行广泛群体取样与形态性状统计；基于叶绿体、核基因序列变异数据，分析单倍型的地理分布规律及谱系关系；通过与外类群序列比较，构建单倍型的系统发育树，确定祖先单倍型，推测冰期"避难所"；利用群体遗传学、Bayesian、ABC模型方法分析种或谱系经历的历史事件；基于不同基因位点所构建的基因树与群体基因型分组，结合形态学数据，揭示分类学"好种"，分析是否存在杂交种、种间基因杂交渗入；选择近缘谱系或姊妹种，利用"溯祖"理论、"隔离群体遗传学"（DPG）方法，计算种或谱系间的共同祖先时间（TMRCA）、分化时间、历史基因流，以鉴别该属物种形成过程中的"基因渐渗"与"谱系分选"事件，并分析地质事件、植被变迁与物种分化的关系。结合生态位模型分析，揭示八角莲属种水平的谱系地理结构与群体进化历史；阐明八角莲属物种的进化关系与形成的历史过程，提出该属的整合分类系统。

八角莲属（Dysosma Woodson）隶属小檗科（Berberidaceae）鬼臼亚科（Podophylloideae），是我国特有的抗癌药用植物资源。本课题组在形态学研究的基础上，利用系统发育、生物地理、群体遗传学等原理与方法，对鬼臼亚科系统发育以及八角莲属植物遗传多样性与物种形成进行了全面深入研究，获得以下主要结果：.（1）八角莲属物种遗传资源及其保护。研究表明，八角莲属包括6个 “进化重要单位”，共66种cpDNA单倍型（H1‒H66）、28种ITS单倍型（R1–R28）以及13种鬼臼毒素合成关键酶CYP719A基因型，基于以上遗传资源建立了八角莲属总DNA库，提出了就地与迁地保护策略。.（2）八角莲属谱系地理结构、遗传多样性与物种分化。云南八角莲、西藏八角莲形成独立谱系，位于系统发育树基部，而川八角莲与东部地区分布的八角莲复合种（八角莲、六角莲、小八角莲、贵州八角莲）互为姐妹类群。青藏高原3~4 Ma的快速隆升导致的地理隔离驱使了八角莲属西部类群（云南八角莲、西藏八角莲和川八角莲）的异域物种形成。上新世的气候变冷所导致的东亚森林片段化则驱使东部类群六角莲与中部地区分布的八角莲、小八角莲、贵州八角莲之间发生了物种分化。八角莲复合种的西部谱系在更新世中期与中部谱系发生了分化，形成了“隐秘种”；中部谱系部分个体在更新世倒数第二次间冰期拓殖至云贵高原东部，在随后的冰期发生了隔离分化，形成了该地区特有的小八角莲与贵州八角莲。末次冰期，六角莲存在南部（台湾）与北部（浙江）两个避难所，末次间冰期则发生了地理扩张。当代与历史基因流的比较研究表明，近期的人为片段化对六角莲居群间基因流有显著的负面效应，而早期的气候变迁导致了八角莲复合种其他居群间的地理隔离与基因流的阻隔。.（3）八角莲属比较转录组学研究。通过Illumina Hiseq 2000测序平台，对高海拔分布的云南八角莲和低海拔分布的八角莲进行高通量转录组测序，利用de novo从头组装的方法，分别获得了53929和44855条unigenes，并得到两个种的直系同源基因4593对。开发了八角莲属的EST-SSR和单拷贝核基因标记，研究了鬼臼亚科植物CYP719A的基因型多样性，并分析了其分子进化式样。.（4）DNA条形码研究。揭示了ITS是鬼臼亚科植物鉴别的最佳DNA条形码，为规范药材市场提供了技术支持。