吊钟花属灯笼树复合体分子谱系地理学研究

• 作 者: 邱琦
• 出 处: 江西农业大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 吊钟花属 灯笼树复合体 谱系地理学 叶绿体DNA 生态位模拟

吊钟花属灯笼树复合体属于杜鹃花科(Ericaceae)吊钟花属(Enkianthus Lour.)总状花序组(Sect.Racemus),是东亚特有的观赏植物和中国亚热带山顶矮林代表植物。本研究采用灯笼树复合体40个居群219个个体,利用一个叶绿体片段序列(psb A-trn H基因间隔区)检测该复合体遗传多样性和遗传结构,结合生态位模拟对不同历史时期的潜在分布区进行模拟,探讨现有分布格局的成因与进化历史。主要结果和结论如下:(1)吊钟花属灯笼树复合体有20种叶绿体单倍型,遗传多样性和遗传结构的分析表明灯笼树复合体居群间具有很低的基因流和很高的遗传分化;所有居群可划分为3组,总居群和3个分组都存在明显的谱系地理结构,地理距离与遗传距离呈显著相关性。青藏高原东喜马拉雅山区、横断山脉、大巴山、巫山、金佛山具有特有单倍型或丰富的单倍型,可能是灯笼树复合体的避难所,应加以保护。(2)估算叶绿体单倍型分化时间发现灯笼树复合体可分成3个世系,世系I、II、III分别于1.81Ma(0.23-4.07Ma);1.79Ma(0.33-3.85Ma);1.81Ma(0.39-3.72Ma)分化出来,单倍型大部分在中更新世发生分化。种群动态分析发现灯笼树复合体的中西部居群和总居群大小相对稳定,III组即东部居群末次盛冰期时经历了扩张,扩张时间约为20ka。(3)祖先分布区重建的结果结合单倍型分化时间与生态位模型,我们认为吊钟花属灯笼树复合体起源地应是四川的大巴山-巫山一带,灯笼树复合体一支由大巴山-巫山向西扩张至横断山脉、喜马拉雅山脉,并隔离形成单倍型H17;另一支向东扩张至东南沿海一带,快速分化出多个单倍型并形成地理隔离,呈现明显的东、中、西分化格局。扩张的路线可能是中部的大巴山脉、巫山-大娄山,西部的横断山脉。(4)吊钟花属灯笼树复合体中的灯笼树和毛叶吊钟花虽然形态和生境上有一定差异,但叶绿体DNA序列表明2个类群不是明确的单系,它们的分化尚未达到种级水平,它们形态上的差异有可能是在不同环境中不同的选择压力下产生的适应性分化,建议将灯笼树和毛叶吊钟花合并为一个种。(5)通过MAXENT模型对灯笼树复合体5个不同时期的潜在分布区进行模拟,发现灯笼树复合体适宜分布区分成东部和中西部2个部分,中西部的适宜分布区面积较大,分布较广,总体变化不大,是灯笼树复合体最主要的避难所;而东部适宜分布区比较零散,不同时期变化较大,末次盛冰期(LGM)时显著向北扩张。未来灯笼树复合体的潜在分布区缩小,片段化严重,中西部灯笼树复合体全部向高海拔地区迁移,对灯笼树复合体的生存不利。结合叶绿体DNA的分析,本文认为大巴山-巫山-大娄山是灯笼树复合体东部居群和中西部居群的谱系地理间断。本研究结果揭示了中国亚热带山顶矮林代表性植物第四纪分布区变迁历史,为理解亚热带山顶矮林的形成历史提供了新的思路,为此类植被类型的保护提供了理论基础。