珍珠菜族的生物地理学及珍珠菜属部分近缘类群的DNA条形码研究

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珍珠菜族(tribe Lysimachieae)是一个近世界性分布的类群,绝大部分分布于北半球(其中亚洲东南部最多),少量物种到达热带非洲,南美洲等地。在传统分类系统中,珍珠菜族可分为6个属,其中珍珠菜属(Lysimachia)所含种类最多,分为8个亚属。以往的分子系统学研究表明珍珠菜族是一个单系类群,但除七瓣莲属(Trientalis)和海乳草属(Glaux)外,其他的属都不是单系群。尽管之前的研究已经发现了珍珠菜族内部可能存在几个大分支,改变了传统分类的系统框架,但这些大支之间的系统学关系一直没有得到很好的解决。   本研究在更加全面的取样(107个物种)及运用大规模基因数据(10个叶绿体片段和1个核基因ITS)的基础上,重建了珍珠菜族的系统关系,并推测了祖先分布区,这有助于我们了解该族的演化序列及当前近世界性分布格局的历史成因。本研究基本解决了珍珠菜族所有10个主要分支之间的系统关系。北美的珍珠菜属的喉鳞花亚属(subg.Seleucia)与中南美的subg.Theopyxis具有较近的亲缘关系。此外,七瓣莲属与这些新世界特有的珍珠菜属植物组成姐妹群。除上述分支外,珍珠菜族的另一分支包括分布于亚洲、欧洲及非洲的珍珠菜属、琉璃繁缕属(Anagallis)和一些小属(如:星萼花属(Asterolinun)、三瓣花属(Pelletiera)和海乳草属)。本研究的结果表明珍珠菜属是多系类群,形成7个大支。   通过祖先分布区推断及分化时间的估测,珍珠菜族的最近共同祖先(MRCA)起源于北半球,并在始新世早期开始隔离分化出两大祖先分布中心—北美和亚洲。其中亚洲是最重要的分化中心,其祖先物种多次向欧洲的迁移,如:在始新世后期形成了琉璃繁缕属及其近缘属的祖先类群;欧洲的黄连花亚属(subg.Lysimachia)的祖先类群在始新世后期由亚洲向欧洲迁移分化形成;欧洲的珍珠菜亚属(subg.Palladia)在中新世中期由亚洲的祖先分化而来。本研究发现广布种也主要起源于亚洲(如毛黄连花Lysimachia vulgaris、球尾花L.thyrisflora及海乳草Glaux maritima)。夏威夷群岛特有的珍珠菜属木黄连花亚属(subg.Lysimachiopsis)植物也由亚洲的祖先分化而来,而夏威夷群岛的滨海珍珠菜(L.mauritiana)可能是该植物从亚洲东部地区通过西太平洋岛链逐渐迁移而来。在南半球分布的珍珠菜族物种的起源方面,我们的研究表明欧洲的物种发生了多次向南美洲和非洲迁移的过程,而中南美洲的珍珠菜属物种(subg.Theopyxis)在渐新世早期从北美洲的祖先类群中分化迁移而来。   DNA条形码是近年来兴起的一门基于基因序列的物种鉴定技术,但在植物植物类群中能否有效鉴定还需进行多方面评估。在本研究中,我们选用分布于我国的珍珠菜属的一些近缘类群(34种共97个样品)进行了条形码分析,结果表明两个植物条形码的核心片段rbcL和matK以及候选片段trnH-psbA单独或联合使用都无法有效区分近缘类群,而ITS无论在单片段或与核心片段组合后都能有效的区分出这些近缘类群。这说明ITS可能是我国珍珠菜属中最理想的条形码片段。此外,条形码结果发现了本研究中个别鉴定问题及可能存在的隐存种问题。  
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