毛茛科铁线莲属(Clematis L.)分子系统学与生物地理学研究

铁线莲属为毛茛科中全世界分布的大属，共有350余种植物。由于该属种类众多、形态变异复杂，各个分类系统之间产生较大分歧。以前的分子系统学研究由于存在取样不足和基因片段偏少等局限，使得铁线莲属下大类群之间关系尚不明确。铁线莲属分子系统学的研究现状严重的阻碍了我们对这个世界性大属在形态性状演化规律、系统分类、及铁线莲属起源时间、地点及扩散路线等问题的理解和探讨。本研究拟在对铁线莲属植物全面取样的基础上，利用核基因和叶绿体基因的十个序列区段，重建铁线莲属系统发育，并在此基础之上进一步分析铁线莲属形态性状演化、结合化石资料和古生物学证据推断属内分枝分化时间、重建铁线莲属祖先分布区。最后，根据研究结果探讨铁线莲属植物在时间和空间上的演化过程，为揭示植物生物多样性在地球上的产生与发展提供重要的研究依据。

铁线莲属为毛茛科的大属，共有300余种广布于除南极植物的世界各大洲。铁线莲属植物具有重要的园艺价值，深受世界各地爱好者的喜爱，被誉为藤本皇后。因此，近年来铁线莲属植物分类与园艺学研究层出不穷。然而，铁线莲属植物种类众多，形态变异式样复杂多样，众多学者对于该属植物的形态特征有着不同的认识，造成各个分类系统存在巨大差异，属下分类观点不一。因此，基于分子系统学分析方法的研究对探讨铁线莲属属下分类群关系，各个形态特征的重要性，属的起源演化与扩散途径等问题具有重要意义。本研究在对铁线莲属进行世界范围取样的基础上，利用多个基因组的多个片段，对铁线莲属开展的分子系统学分析，并在得到的系统树基础之上，开展讨论了各个形态特征的演化分析，讨论了铁线莲属的起源时间与属内各个地理分布格局形成的原因。通过系统学分析，我们发现在铁线莲属中存在10个大的分枝，各个分支与以往形态分类学界定的亚属与组并不吻合，表现出复杂的演化式样。通过分子钟分析发现，铁线莲属起源时间在第三纪渐新世后期，起源时间相对较早，但是现存物种的分化时间则在相对较晚的第三纪末期至第四纪，说明铁线莲属经历了近期的物种适应辐射。铁线莲属内存在多种地理分布式样值得进一步加以研究。通过本研究发现，铁线莲属许多曾经使用的重要形态性状均有着十分复杂的进化历史，因此在使用它们进行分类学处理的时候要非常小心。过去仅通过幼苗叶的两个类型和花部特征的两个类型就将铁线莲属分为4个亚属的处理是非常不自然的。本研究针对以往形态分类中存在的各种问题利用分子系统学手段从系统进化角度展开研究讨论，解决了铁线莲属中长期存在的争论问题，具有重要科学价值和实践意义。