东亚草木菝葜的物种分化和亲缘地理学研究

论文摘要

菝葜科草本菝葜组包括11个种,其中东亚有两种：牛尾菜（Smilax riparia）和白背牛尾菜（Smilax nipponica）,北美有9个种,分别为：S. ecirrhata, S. herbace, S. biltmoreana, S. hugeri, S. illinoensis, S. lasioneuron, S. pseudo-china, S. pulverulenta和S.jamesii。东亚的草本菝葜广泛分布于中国中西部地区、东部和北部以及日本和韩国。本文选取了东亚和北美的草本菝葜的60个群体416个个体,利用2个叶绿体片段对东亚两个草本种及其之间的系统发育和亲缘地理学进行了研究,结果显示：（1） rbcL/atpB和atpl/atpH基因间隔区联合分析产生了65种单倍型,具有64个变异位点；牛尾菜物种水平的单倍型多样性（h）为0.937,核苷酸多态性（Pi）为0.00739；高于白背牛尾菜物种水平的单倍型多样性（h=0.712）和核苷酸多态性（Pi=0.00279）；AMOVA分析结果显示牛尾菜和白背牛尾菜的遗传变异主要存在于群体间,群体间遗传分化（Fst）分别为0.68985和0.92952。（2） cpDNA的单倍型多样性以及地理分布图表明东亚草本菝葜的多样性中心和冰期避难所有两个,一个是中国中西部地区,包括湖南天平山（TPS）、湖北大老岭（DLL）、神农架（SNJ）和咸丰（XF）群体；另一个避难所是中国东部地区,包括江苏宜兴（YX）,安徽天堂寨（TTZ）和浙江天目山（TMS）群体。（3） BEAST分析表明,东亚牛尾菜和白背牛尾菜的分化时间在16.2 mya,牛尾菜内群体间分化时间约在15.2 mya,白背牛尾菜种内群体分化时间约在8.5mya,处于晚第三纪草本植物大发展时期。（4）推测东亚草本菝葜起源于中国西部,向东向北迁移形成现在的分布格局。本研究还揭示了中国台湾、日本以及朝鲜半岛的草本菝葜与大陆关系密切,起源于中国大陆。（5） cpDNA数据构建的单倍型系统发育树表明牛尾菜和白背牛尾菜间不存在共有单倍型,物种分化明显；同时支持中国西南地区可能存在牛尾菜亚种。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 前言
• 1.1 亲缘地理学的研究进展
• 1.1.1 亲缘地理学简介
• 1.1.2 亲缘地理学相关理论
• 1.1.3 亲缘地理学中的分子标记
• 1.1.4 亲缘地理学的研究进展
• 1.2 东亚北美间断分布物种的研究进展
• 1.3 草本菝葜的生物学特性及研究现状
• 1.3.1 菝葜科的生物学特性及分类研究
• 1.3.2 草本菝葜的生物学特性及分布特点
• 1.3.3 草本菝葜的研究进展
• 1.3.4 存在的问题、研究内容及意义
• 第2章 东亚草本菝葜野外调查研究
• 2.1 东亚草本菝葜的地理分布
• 2.2 野外调查与取样方法
• 2.3 草本菝葜的分布及生境
• 2.3.1 草本菝葜的分布
• 2.3.2 草本菝葜的生境特点
• 第3章 基于cpDNA序列的东亚草本菝葜的亲缘地理学研究
• 3.1 材料、仪器及试剂来源
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 主要试剂及其来源
• 3.1.3 主要仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 基因组DNA的提取
• 3.2.2 引物的筛选
• 3.2.3 群体扩增和测序
• 3.2.4 数据分析
• 1) 遗传多样性的检测
• 2) 系统发育树的构建
• 3) 主要支系分化时间的估算
• 4) 中性检验
• 5) 群体遗传结构分析
• 6) TCS分析
• 3.3 结果分析
• 3.3.1 筛选出的引物
• 3.3.2 rbcL/atpB序列分析
• 1) 核苷酸变异和单倍型分布
• 2) 单倍型系统发育树
• 3.3.4 atpI/atpH序列分析
• 1) 核苷酸变异和单倍型分布
• 2) 单倍型系统发育树
• 3.3.5 联合数据分析
• 1) 核苷酸变异和单倍型分布
• 2) 单倍型系统发育及谱系分析
• 3) 群体遗传结构分析
• 4) 遗传多样性检测
• 5) 失配分布分析和中性检验
• 6) 分化时间估算
• 3.4 牛尾菜群体亲缘地理分析
• 3.5 讨论
• 3.5.1 遗传多样性与遗传结构
• 3.5.2 谱系进化历史推测
• 3.5.3 冰期避难所
• 3.5.4 物种划分
• 第4章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 作者简历