青藏高原小子圆柏与密枝圆柏之间的杂交渗入和遗传界定研究

种间杂交在树木近缘物种中十分普遍，同时也是林木遗传资源利用的重要基础。青藏高原特有的小子圆柏和密枝圆柏之间存在分布广泛的过渡性状种群。本项目拟利用父系遗传的叶绿体DNA和双亲遗传的核基因序列变异标记上述两个物种的种群和物种遗传结构，通过溯祖分析和遗传结构模拟，确定它们之间的物种遗传界限、种间基因流和形态性状过渡种群的遗传起源背景。我们的研究结果不仅为揭示两种之间的物种分化过程以及回答林木物种之间的杂交、渗入等基本科学问题提供重要依据，还对于保护与利用这些生长在青藏高原极端环境下的林木遗传（包括自然杂交）资源具有重要意义。

本项目利用两套叶绿体片段和八套核基因片段对柏科刺柏属小子圆柏和密枝圆柏的群体遗传变异进行检测，利用多种群体遗传学方法进行分析，发现小子圆柏和密枝圆柏之间存在明确的遗传界限，二者之间未发生显著基因交流，二者之间的形态过渡类群在遗传性质上与密枝圆柏相同。我们进一步地收集了另外四个密切相关的刺柏属物种的群体遗传数据，利用联合数据进行贝叶斯聚类、物种树构建和种群动态模拟等分析，详细地揭示了小子圆柏、密枝圆柏及四个近缘物种的物种形成历史和小子圆柏的种群动态历史。结果表明，小子圆柏（及圆柏、中亚圆柏）与密枝圆柏（及西藏圆柏、方枝柏）的分化时间约为2500万年前；小子圆柏与其异域分布的近缘物种（圆柏和中亚圆柏）的分化时间约为1610至1900万年，同一时期青藏高原隆升产生地理屏障、并导致祖先群体的地理隔离是这一类群分化事件的主要推动因素；小子圆柏在第四纪经历瓶颈效应从而导致其现存分布范围非常狭小。在群体遗传学证据的基础上，我们对小子圆柏目前的地理分布和生存状况进行了详细调查，认为该物种符合《国际自然保护联盟红色名录》关于濒危物种的定义。在本项目的资助下，我们还以柏科植物为研究对象开展了一系列相关研究。我们的研究结果为解决小子圆柏和密枝圆柏等柏科植物何时、如何起源，以及如何保护这些重要林木类群等关键科学问题提供了翔实案例。