迎红杜鹃亚属的亲缘地理学研究

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亲缘地理学研究对解释物种现今地理分布格局、群体遗传结构、遗传多样性的形成等问题具有重要意义。本研究以杜鹃花科(Ericaceae)杜鹃属(Rhododendron L.)迎红杜鹃亚属(Rhododendron subg.Rhodorastrum(Maxim.)C.B.Clarke)四个物种:Rhododendron ledebourii Pojark.、兴安杜鹃(R.dauricum L.)、R.sichotense Pojark.和迎红杜鹃(R.mucronulatum Turcz.)的69个居群,共401个个体为研究对象进行遗传结构、遗传多样性、亲缘地理结构、群体动态历史等分析。同时,利用最大熵模型(Max Ent)模拟R.ledebourii和R.sichotense在末次间冰期、末次盛冰期、当前以及未来(2070s)环境条件下的地理分布格局,并探究主导该物种地理分布格局的环境因子。主要研究结果如下:(1)基于4个叶绿体基因片段Tab AB、Tab CD、mat K、psb C-trn S,在迎红杜鹃亚属69个居群中共检测出27个单倍型,具有较高的遗传多样性(HT=0.856)。基于叶绿体基因构建的系统发育树支持将迎红杜鹃亚属分为三支。第一支包括R.ledebourii的6个单倍型(Group1);第二支包括位于中西伯利亚高原至大、小兴安岭地区兴安杜鹃的4个单倍型(Group2);第三支包括R.sichotense、迎红杜鹃以及位于长白山脉地区兴安杜鹃的17个单倍型(Group3)。STRUCTURE分析和TCS单倍型网络图分组结果与系统发育树结果一致。(2)迎红杜鹃亚属具有显著的亲缘地理结构(NST>GST,p<0.05)。地理隔离(IBD)分析表明该亚属居群的遗传距离与地理距离具有一定相关性。中性检验和失配分布分析显示迎红杜鹃亚属在历史上没有经历大规模的居群扩张事件。分子方差分析(AMOVA)表明该亚属四个物种的遗传分化均主要来自于居群间。BEAST估算出迎红杜鹃亚属共同祖先的分歧时间大约在18.96 Mya,处于第三纪中新世中期。祖先分布区域重建分析表明其共同祖先分布在北亚—锡霍特山脉一带。(3)利用最大熵模型(Max Ent)模拟迎红杜鹃亚属两个物种的地理分布格局,结果表明:R.ledebourii呈现间冰期收缩,盛冰期扩张的趋势,主导其地理分布格局的环境因子为海拔(alt)和最干季平均温度(bio9);R.sichotense呈现间冰期扩张,盛冰期收缩的趋势,主导其地理分布格局的环境因子为最热季降水量(bio18)。在2070s的三种条件(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)下,R.ledebourii的地理分布范围可能会进一步缩减,且随着温室气体排放量增加,缩减的范围也增加;R.sichotense的地理分布范围在RCP2.6条件下有略微缩减趋势,在其他两种条件(RCP4.5、RCP8.5)下均呈现增加趋势。本文探究了迎红杜鹃亚属的遗传结构、遗传多样性、亲缘地理结构、群体动态历史、地理分布格局,为深入了解迎红杜鹃亚属的进化历史提供参考,为进一步研究东北亚地区现代植物类群的分布格局的演替过程提供理论依据,为迎红杜鹃亚属植物的种质资源保护提供参考。
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