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中国柽柳(Tamarix chinensis Lour.)是柽柳属(Tamarix)植物,灌木或小乔木,能抗盐碱和耐水湿,具有重要的生态修复功能和药用价值。本文研究了中国柽柳的系统发生地位和分化时间、重建了单倍型的谱系关系,探究了其适生区的历史变迁和现有地理分布的形成原因,同时从遗传变异、生态化学计量学和稳定碳同位素三个角度阐述了中国柽柳生态适应性。本文得到以下研究结果: 1.分子系统发生关系表明:在我国主要分布的16个柽柳属物种分为8个类群。中国柽柳与多枝柽柳(T.ramosissima Ledeb.)、多花柽柳(T.hohenackeri Bunge)、甘蒙柽柳(T.austromongolica Nakai)在一个姊妹枝,它们形态特征相近,同域分布且花期相同,可能存在基因渐渗。松弛的分子钟共祖估算得出:中国柽柳与多枝柽柳、多花柽柳、甘蒙柽柳在6.87百万年(Mya)开始分化,这一时期青藏高原剧烈隆升,亚洲内陆严重干旱化,推测干旱化和盐碱化促进了物种的分化。 2.基于cpDNA和nrITS分子标记的单倍型地理分布和组内遗传多样性分析表明:中国柽柳具有较为丰富的遗传多样性,AMOVA分子方差分析显示遗传变异存在于群体内部,而种子扩散贡献了中国柽柳主要的基因流。中国柽柳基因遗传多样性不存在显著的谱系地理结构。单倍型网状拓扑结构以H1为中心,呈“星状”辐射,在西北地区分布的H1是祖先单倍型。中性检测、失配分析也均显示群体近期经历了明显的扩张。生态位模型研究发现最冷季平均温度和最暖季降水对中国柽柳潜在生态位分布的贡献率最大,末次盛冰期(LGM)中国柽柳适应性下降,生境收缩,结合单倍型遗传多样性的结果推测在汾河流域以及黄海附近存在冰期避难所。 3.对中国柽柳nrITS遗传距离和地理距离的分析发现:nrITS遗传变异具有显著的地理渐变趋势。遗传多样性主要受温度、经度(海陆关系)和海拔的驱动。在低海拔、温暖和湿润的东部居群,遗传多样性较高。高海拔、寒冷干燥的西北部地区,由于环境选择压力较大,遗传多样性低。 4.对中国柽柳的生态化学计量学模式研究发现:中国柽柳的C、P、C/N、C/P值分别是396.245g/kg、1.873g/kg、16.505和223.033。N元素含量是24.840g/kg,显著高于中国灌木类群,较高的叶片N内稳态和含量是中国柽柳对广泛和严苛生境的一种适应性对策。N/P是13.6,表明生长主要受N元素限制。年平均温度(纬度)、年平均降水、经度(海陆关系)和土壤pH是中国柽柳的生态化学计量学变异的主要驱动因素。同时还发现遗传多样性与P、C/P和N/P具有显著的回归关系。 5.对中国柽柳生态适应的时空变化及其影响因素研究显示:δ13C变异受季节变化、光照强度、土壤盐度、气温、降水和相对湿度的驱动。C元素含量主要受气温、降水和相对湿度的显著影响。N和C/N主要受光照强度的显著影响。未发现种群密度对中国柽柳的生态适应性的显著影响。 本项工作揭示了气候变化对中国柽柳的系统发生和谱系地理格局形成的历史作用,以及环境因素对生理生态的影响,为该物种的生态适应机制提供了新的数据支持。相关研究可以为中国柽柳资源保护和利用提供科学的依据。