世界菝葜科植物的系统发育与生物地理学研究

用分子系统学和分子进化理论方法、基于植物系统分类、生物地理学、谱系地理学和古植物学的原理和技术、通过对nuDNA\cpDNA\mtDNA6-8个片段研究，结合形态、核型、孢粉、地理分布性状，对单子叶网状脉世界性分布的菝葜科（Smialcaceae）进行全面、系统研究，搞清其起源、演化和迁移历史，探讨菝葜类群与Ripogonum、Philesia和Lapageria的确切关系，揭示穗菝葜系统位置，推测草本菝葜的祖先类群，揭示澳洲及非洲菝葜的祖先和迁移路线，回答北美菝葜与南美菝葜及东亚菝葜的系统发育关系，提出现有分布格局的形成过程；研究菝葜属和肖菝葜属内形态变异规律，探讨目前分组的演化意义，证实东亚菝葜快速辐射事件的存在；研究东亚北美间断分布的复合种和东亚分布的S.china复合群，揭示其起源、迁移和分化。最终对结果全面分析，完成世界菝葜科的分类修订，为编著世界性的Monograph奠定基础。

本项目完成对世界菝葜科38个国家的调查采集，开展了I. 科系统发育及生物地理研究，揭示1)菝葜科起源于白垩纪末期；2）菝葜科存在4大分支，旧大陆分支物种分化明显快于新大陆，与近20Ma来欧亚大陆地质、气候剧烈变化有关；3）菝葜科约35Ma由新大陆向欧亚迁移；4）东亚-东南亚曾经历物种快速辐射（20-5Ma），与喜马拉雅横断山隆起相吻合；5）菝葜科物种传播能力强，适应多种生境和气候，鸟类迁徙起到传播；确认南美—夏威夷、北美—Azores岛屿、东南亚—斐济、南亚---非洲的传播为长距离传播；6）菝葜科物种在不同时期发生八次多方向跨洲际传播现象在被子植物中不多见，尤其从北半球亚热带起源的圆锥菝葜种类再次迁移返回南半球热带澳洲和非洲是新的发现；7）运用分子系统学对世界性单子叶植物科的研究结果再一次证明形态形状的重要性和传统分类的局限性，本研究对世界菝葜科的分类修订具有重要意义和价值；肖菝葜地位的重新确定，属下各组的重新划分表明形态性状与分子性状的结合是今后系统学研究的重要手段。II.菝葜重要复合种群物种分化及亲缘地理学研究揭示 1）横跨欧亚非大陆的基部类群S.aspera起源于欧洲；遗传上已分为环地中海和东非-南亚喜马拉雅2个隐秘种；2）东亚北美间断的针刺菝葜类群起源南美，向北迁移至墨西哥和加州，再向东至东亚、向西至东北美；3）东亚北美草本菝葜复合群起源东亚19.47Ma，8-10Ma经白令海峡到北美；北美东部分支应为一复合种；4）东亚广布的china多倍体复合种的多倍体群体在空间上占据整个复合种的80%地区，2x种群退却林下、岛屿和分布区边缘，是多倍体进化优势和遗传漂变的典型例子；S.biflora奄美和屋久群体是有趣的近期平行进化现象；2x china群体是独立单元；南投菝葜是大陆小果菝葜的岛屿亚种。III. 基于菝葜和肖菝葜cpDNA全基因组比较研究支持Liliales (Smilax)和Dioscoreales (Dioscorea)的姐妹关系。IV.本项目提出世界菝葜科分类新系统，仅菝葜1属4亚属20组199种; 确立ITS+matK+rbcL为鉴别条码；构建了世界菝葜数据库。完成论文9 篇，其中在国际上本领域Top、主流刊物已发表4篇（含MPE邀请Review），已接受1篇，在审1篇；近期投稿2篇。计划2013年6月前再投稿2篇，再用4年完成世界菝葜科专著。