中国亚热带山顶矮林优势种猴头杜鹃的分子谱系地理学研究

The subtropical areas in China is one of the global biodiversity hotspots, represents one of the important global Quaternay ice age refugia for lineages. The montane elfin forest has important ecological function and landscape value. Because of its unique habitat, the particularity of island-like distribution and so on, the montane elfin forest has become the focus of research and attention. The elfin forest of Rhododendron simiarum is the most widely distributed and largest formation in montane elfin forest in Chinese subtropical areas. In this item, genetic variation, evolutionary history and phylogeographic structure of Rhododendron simiarum population will be studied in molecular level, using cpDNA and nrDNA as genetic markers, adopting molecular biological techniques, using the theory of population genetics, biogeography and evolutionary biology. Combining with paleoclimate and paleontology data, to discusse deeply the influence of the geological events (such as glacier) on the phylogeographic structure of Rhododendron simiarum, to reveal the formation mechanism of the island-like geographical distribution pattern, to presume the possible ice age refugia. The research results not only provide scientific theoretical basis for the protection of montane elfin forest such as Rhododendron simiarum, but also have important reference value for the protection of biodiversity in subtropical areas in China.

中国亚热带地区是生物多样性的热点地区和世界著名的古老植物避难所。山顶矮林具有重要的生态功能与景观价值，因其生境的独特性、岛屿状分布的特殊性等特点成为人们研究和关注的热点。猴头杜鹃矮林是中国亚热带山顶矮林中分布最广、面积最大的群系。本项目以中国亚热带山顶矮林优势种猴头杜鹃（Rhododendron simiarum）为研究对象，结合叶绿体DNA和核DNA两种分子标记，运用居群遗传学、生物地理学和进化生物学理论，从分子水平研究猴头杜鹃的种群遗传变异、进化历史和谱系地理结构。结合古气候和古生物学资料，深入探讨地质历史事件（如冰川等）对猴头杜鹃谱系地理结构的影响，揭示猴头杜鹃岛屿状地理分布格局的形成机制，推测其冰期避难所。本项目的研究成果不仅可以为猴头杜鹃等山顶矮林的保护提供科学的理论依据，而且能为中国亚热带生物多样性保护提供有价值的参考。

山顶矮林因其功能、生境和分布的独特性等特点成为人们研究和关注的热点。猴头杜鹃矮林是中国亚热带山顶矮林中分布最广、面积最大的群系。本项目采用核DNA ITS、叶绿体 DNA matK、rpl32-trnL、psbA-trnL分子标记和全基因组重测序方法对分布于中国亚热带山顶矮林优势种猴头杜鹃及其近缘类群的遗传多样性、谱系地理和系统发育关系进行了研究；对其叶片解剖结构、种子形态和繁殖进行研究。研究结果为：（1）猴头杜娟和变色杜鹃居群ITS、matK、rpl32-trnL和psbA-trnL序列的核苷酸多样性指数分别为0.006、0.002、0.005和0.008，单倍型多样性指数分别为0.585、0.592、0.869和0.780，猴头杜鹃湖南阳明山居群、广东大田顶居群、福建天宝岩居群和变色杜鹃的广西大明山居群的单倍型多样性较高，海南五指山居群有其特有的单倍型。（2）分子方差分析表明猴头杜鹃和变色杜鹃的遗传变异主要来自于种间，其次种内居群间，居群内最小，其差异均达到显著水平。（3）基于4个基因片段构建的系统发育树和单倍型网状结构关系基本一致，南岭山脉、武夷山脉、海峡等对猴头杜娟谱系地理结构的影响很大。（4）基于全基因组重测序的结果表明，猴头杜鹃群体的遗传多样性总体比变色杜鹃的高，猴头杜鹃各居群种湖南阳明山的遗传多样性最高，为0.248，海南五指山猴头杜鹃的最低，为0.106，武夷山脉分布的福建居群、江西三青山居群和武夷山居群、浙江居群的群体遗传多样性都较高。（5）系统发育分析表明变色杜鹃群体非单系类群，不应作为猴头杜鹃的变种，应归并于猴头杜鹃；海南五指山居群为系统发育树的基部古老类群，单独成一支，与猴头杜鹃的关系比变色杜鹃远，建议将海南五指山的猴头杜鹃恢复为猴头杜鹃的变种，修订为折角杜鹃（Rhododendron simiarum var. deltoideum P.C. Tam）。（6）综合分子证据，推测湖南阳明山、广西花坪等居群所在的越城岭山脉为猴头杜鹃的冰期避难所。（7）叶片解剖结构研究结果表明猴头杜鹃已形成了适应高山环境的形态结构。本项目研究结果能为猴头杜鹃等山顶矮林的保护和杜鹃属植物的开发利用提供有价值的参考。