中国葱属的分子系统学与细胞地理学研究

Allium in the new system of APG III, belonging to the family Amaryllidaceae J.St.-Hil., subfamily Allioideae Herb., tribe Allieae Dumort.Allium consists of about 800 species and widely spread over the holarctic region from the dry subtropics to the boreal zone. This genus has a major center of diversity stretching from the Mediterranean Basin to Central Asia as well as a second less pronounced one located in western North America.China has 138 species of Allium (50 endemic), and is also the genus major center of diversity area in Central Asia. There are variety of taxa from the ancient to the evolution of morphology, and four kinds of basic chromosome number x=7,8,10,11(except x=9) exist in Allium of China. Based on the previous data of morphology, anatomy, pollen morphology , cytotaxonomy and molecular systematics, focusing on collection of Chinese Allium species, and collect a small amount of foreign samples, we choose the two nuclear and 15 chloroplast fragments of genes as molecular markers, to further carry out the molecular systematics and cytogeography of Chinese Allium. In the present project, we integrated the data of molecular systematics , cytogeography and geological history and made joint cladistic analysis of the genus Allium. The goal is (1)to constructed phylogenetic tree of the genus Allium,(2)to clarify the phylogenetic relationship within the genus, species boundaries and intragenus classification of this genus, (3)to explore the evolutionary mechanisms, causes of the present geographical distribution pattern and spread of migration routes and infer the approximate time of occurrence, (4)to explore the pedigree phylogenetic node ( molecular clock ) of evolution of Allium. Furthermore, the project will provide important scientific basis for the further study phylogeny and evolution of world Allium plants.

葱属在APG III系统中，隶属于石蒜科葱亚科葱族，全球约800种，广泛分布于北半球，在全世界有两个分布中心，一是地中海至中亚，另一个是北美西部。中国有138种（50个特有种），是该属植物的中亚分布中心区，我国分布着形态上从古老到进化的各种类群，且分布着葱属5个染色体基数中的4个类型的分类群。本项目在已有的形态学、解剖学、花粉形态学、细胞分类学和分子系统学研究基础上，重点收集中国葱属的种类，和少量国外样品，选择2个核基因，15个叶绿体片段为分子标记，开展中国葱属的分子系统学与细胞地理学研究。综合分子系统学、细胞地理学和地史资料，进行联合分支分析，构建葱属系统发育关系，探索葱属植物的属下分类系统、属下各分类群间亲缘关系及种间界限、谱系亲缘进化节点（分子钟），并探讨葱属的进化机制、地理分布格局成因及扩散迁移路线，推断发生的大致时间。为世界葱属植物的系统发育与进化提供重要依据。

在本项目执行中，我们总共进行了36次的野外考察和标本及实验样品采集工作，采集到葱属植物及外类群159种（含外类群），657个居群，4224个个体。选择3个核基因和9个叶绿体基因为分子标记。对葱属进行系统发育和生物地理学研究，我们共完成了3132反测序反应。.在细胞地理学方面：我们实际上共从野外采集了56种158个居群的国产葱属植物的细胞学实验样品，但实际完成了染色体计数及核型研究的共122个居群，圆满完成了本项目任务。.在分子系统发育和综合研究方面：我们对收集到的159种葱属植物进行了系统发育研究，同时，我们对葱属的5亚属进行了较为深入的谱系地理学，物种形成，特殊生境适应机制及适应性进化进行了研究，共完成 42种葱属植物的531个居群4103个体，完成了12300个测序反应。对24种的叶表皮和27种的种皮进行了微形态学分析，对120个居群进行了细胞地理学研究。.最终，我们综合前人和本项目所完成的形态学、解剖学、花粉形态学、细胞地理学、分子系统学和谱系地理学等各分支学科研究结果数据的基础上，在综合地史资料，进行联合分支分析，重建了葱属系统发育关系，探索了葱属植物的属下分类系统、属下各分类群间亲缘关系及种间界限、谱系亲缘进化节点，并探讨了葱属的进化机制、地理分布格局成因及扩散迁移路线，推断发生的大致时间。为世界葱属植物的系统发育与进化提供重要依据，本项目执行中所建立的世界框架下的葱属植物系统，得到国内外同行的认可，圆满完成本项目计划任务书的各项研究目标、研究内容。.标注本项资助已经发表的学术论文37篇，其中国际SCI论文25篇（第一标注12篇，第二标注6篇，第三标注7篇），国内核心期刊论文12篇（第一标注 7篇，第二标注3篇，第三标注2篇），培养毕业研究生18人，其中获得硕士学位10人，获得博士学位8人。此外，在投SCI论文2篇。所有目标和研究内容均完成，部分超额完成。