兰科槽舌兰属的生物地理学研究兼论指甲兰亚族多样化

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kaji2009
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全球共有35个生物多样性热点地区,其物种多样性形成与演化受到众多生物地理学家的关注。亚洲地区占据11个生物多样性热点地区,然而,关于亚洲地区分布的附生植物的生物地理格局和多样化式样尚不清楚。兰科指甲兰亚族中的槽舌兰属(Holcoglossum Schltr.)是东亚地区特有附生植物,共有16种,分布在中国、泰国、越南、缅甸等地。槽舌兰属的分类学及分子系统学得到了较好的研究,槽舌兰属是个单系,分为三个分支:热带组、中间组、温带组。槽舌兰属花的形态性状差异大,且传粉系统多样。但是槽舌兰属的时空演化格局仍不清楚,因此,我们拟以槽舌兰属为研究对象,开展其历史生物地理研究,探讨亚洲地区附生植物多样性的成因,研究结果将有助于加深我们对生物多样性热点地区生物多样性成因的理解。主要研究结果如下:(1)槽舌兰属的系统发育关系:我们选取槽舌兰属15个种,利用11个叶绿体基因(psb A-trn H、atp H-I、psb K-I、mat K、rpo B、rbc L、rpo C1、trn L-F、rp S12-rp L20、trn S-G、trn S-f M)和1个核基因(ITS),分别利用最大简约法、贝叶斯法、最大似然法构建了该属的系统发育关系,结果表明:三种方法构建的系统发育拓扑结构一致,均支持槽舌兰属为单系,属内分为三个分支,每个节点均得到了较高的支持率,与前人研究结果一致;而且该属种间关系也得到了较好的解决。(2)槽舌兰属的生物地理格局:利用松弛分子钟的方法估算了槽舌兰属的分化时间,结果表明,槽舌兰属起源于中新世晚期(8.53 Ma,95%HPD:4.19-14.02),并于6.33 Ma(95%HPD:3.3-10.6)开始分化。两种生物地理重建方法(S-DEC和S-DIVA)所得结果一致:槽舌兰属植物在古热带地区起源,发生了四次迁移事件,两次隔离分化事件,分别为:大约在3.63 Ma(95%HPD:1.64-6.24)发生了从古热带地区向中国-喜马拉雅地区的迁移事件;在2.7 Ma(95%HPD:1.16-4.78)发生了从古热带地区和中国-喜马拉雅地区向台湾地区迁移,同时也发生了从古热带地区和中国-喜马拉雅地区向中国-日本植物区系迁移;大约1.22 Ma(95%HPD:0.5-2.36)发生了古热带地区和中国-喜马拉雅地区迁移到中国-日本植物区系;在0.5 Ma(95%HPD:0.11-1.17),HC组中发生了古热带植物区系与中国-日本植物区系之间的隔离分化;大约2.7 Ma(95%HPD:1.16-4.78)发生了槽舌兰属在亚洲大陆与台湾岛屿的隔离分化。槽舌兰属的时空格局演变与东亚季风的加强、海平面下降、冰期间冰期交替出现以及横断山的隆起密切相关。(3)指甲兰亚族物种多样化成因初探:为了进一步研究热带亚洲地区附生植物的生物多样性成因,本研究选取指甲兰亚族中的83属362种,基于3个叶绿体基因(mat K、rbc L和trn L-F)与1个核基因(ITS),利用松弛分子钟的方法进行时间估算,并利用S-DEC方法进行祖先分布区重建。结果表明,指甲兰亚族起源于渐新世中期的古热带地区,热带东南亚地区是其多样化中心。在指甲兰亚族内部发生了79次由古热带地区向东亚植物区的迁移,6次由古热带地区向大洋洲迁移等的事件,我们初步推测岛链的存在促进了该类群向亚洲亚热带、温带以及大洋洲地区迁移。此外,我们采用BAMM和LTT方法进行了指甲兰亚族的多样化分析,BAMM的结果表明,指甲兰亚族在在中新世末期发生了辐射进化;LTT结果表明,指甲兰亚族谱系积累在不断增加,中新世中期(17Ma)谱系积累速率发生改变。指甲兰亚族喜温暖潮湿的环境生存,我们推测很可能是由于指甲兰亚族物种的生态位保守的特性促进其在热带亚洲的多样化。
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