东亚特有植物石蒜属物种形成、分化及分子亲缘地理学研究

石蒜属(Lycoris)植物在自然界种间杂交频繁，形态与核型分析表明杂交和多倍化可能是该属进化和物种多样性形成的主要方式。我们前期研究揭示属内L.caldwellii(2n=6M+10T+11A)等典型种为杂交起源，本课题采用基因组荧光原位杂交(GISH)和分子亲缘地理学技术探索上述各典型种的杂交起源；证实L. chinensis(2n=6M+10T)和L.sprengeri（2n =22A）等广布种是否为杂交种的确切亲本；探讨A型和M+T型染色体组物种的可能起源；进而从种群角度结合研究结果，确定石蒜属具M+T+A染色体组型种的分类学地位；同时运用叶绿体DNA(cpDNA)序列(matK,chlL,trnQ-trnK,trnL-rpl32)分析其单倍型的分布规律，探讨该属植物的起源和分化式样，揭示物种形成、迁移和演化的历史。同时为这一优良花卉植物的保护及开发利用奠定科学基础。

我们进行了全面的石蒜属植物资源调查和取样工作，对全国石蒜属植物自然居群的分布和数量有了较为详细的了解和掌握。在居群水平上，对石蒜属植物的物种形成和分化及分子亲缘地理学进行了研究，主要研究结果如下：浙江、安徽和江苏三省石蒜属植物资源最为丰富，物种多样性和丰富度较高，是石蒜属植物主要的起源和分化中心。基于叶绿体DNA（cpDNA）序列的系统发育分析结果表明石蒜属16个种包括属下4个变种构成单系类群，相同种、变种以及亲缘关系近的材料聚为一支，并具有很高的自展支持率（90%~100%），由于石蒜属cpDNA具有母系遗传特点，自然杂交种及人工杂交种与其母本具有相同的单倍型序列，在系统发育树上位于同一个末端分支，佐证了这些自然杂交种的杂交起源假设。荧光原位杂交实验也揭示了自然杂交种的确切亲本，支持石蒜属杂交起源的假设。cpDNA序列和SSR标记联合分析石蒜属的亲缘地理学，也证实该属植物植物的起源中心为浙、皖和苏三省，其中石蒜（L.radiata）是石蒜属分布最广的一个种（包括其变种），不同地里种群遗传多样性较高，居群间存在基因交流现象，浙江省为该种的起源中心并扩散至其它各省，韩国和日本石蒜群体起源于中国。本项目的实施使我们更好地了解了石蒜属的物种形成分化规律，这对探讨整个东亚植物区系分布格局的形成、演变以及制定保护生物学策略均具有重要的参考价值。