青藏高原及邻近地区河谷植物小蓝雪花的谱系地理学研究

The uplift of QTP and the followed geographical barriers formation, drainage system change, and the climate changes during the Quaternary ice ages, had dramastically affected the speciation, divergence, immigration and distribution of plants on the QTP and in adjacent regions. Ceratostigam minus (Plumbaginaceae) is a riparian shrub widely distributed on the QTP, Himmalaya-Hengduan Mountains and Yunnan-Guizhou Plateau. In this study, we will investigate populations and collect the plant material covering its whole distribution. The phylogeograpical analysis on population genetic structure, spatial pattern of haplotypes, and time of lineage divergence will be conducted by using chloroplast non-coding spacers, nulclear genes and AFLP markers. The route and direction of immigration and expansion, possible refugia on the QTP and or HHM of this species in the glacial and interglacial phases during the Quaternary ice age will be traced. Also, the effect of historic events such as geographical barriers formation and drainage system change following the QTP uplift on the population genetic structure and extant spatial distribution will be postulated. Results of this study will supply proofs for elucidating the correlation between plant distribution and historical geography, climate change, etc. on the QTP and in adjacent regions.

青藏高原隆升与伴之而来的生物地理屏障形成、水系变迁及第四纪冰期作用深刻影响着高原及其邻近地区植物的物种形成、分化、迁移与分布。小蓝雪花是一种广泛分布于青藏高原、喜马拉雅-横断山及云贵高原中部河谷地带的灌木。本项目拟采集涵盖小蓝雪花整个分布区的居群材料，利用叶绿体和核DNA片断及AFLP分子标记对其进行谱系地理学研究。通过分析其遗传结构、单倍型的空间分布格局和谱系分化时间，追溯其在第四纪冰期-间冰期因气候变迁引起的迁移、扩散的方向和路线及其在青藏高原、喜马拉雅-横断山区的避难所的时空分布，揭示生物地理屏障的形成和水系变迁等历史事件对其遗传结构及现代分布格局的影响，进而为理解青藏高原及其邻近区域的物种分布格局与历史地质、气候变迁之间的关系提供新的证据。

小蓝雪花是白花丹科蓝雪花属植物，主要沿雅鲁藏布江、怒江、澜沧江、南盘江、长江上游支流（包括雅砻江、大渡河、岷江等）等河流的河谷分布。项目通过叶绿体DNA片段、核DNA的ITS序列及AFLP的谱系地理学的研究，从居群水平揭示小蓝雪花的遗传多样性、遗传结构、地理起源与分化，探讨小蓝雪花的谱系地理结构、遗传多样性分布格局，进而揭示其在青藏高原隆升、河流袭夺及第四纪冰期作用下的分布与演化历史。.结果表明，小蓝雪花在物种水平上的单倍型多样性(Hd)和遗传多样性(HT)均较高(Hd = 0.825, HT = 0.847)；同时，小蓝雪花具有较高的居群间遗传分化系数（GST=0.920）。系统发育分析发现小蓝雪花的分布与河流分布有很大关系，雅鲁藏布江、澜沧江、南盘江、长江支流（金沙江、雅砻江、大渡河、岷江）等流域居群均拥有特有的单倍型。青藏高原-横断山区的高山和河流相间分布对居群间的地理隔离作用为谱系间变异的积累提供了必要的条件，进而形成了高的单倍型多态性。嵌套分支分析发现影响小蓝雪花地理结构的主要因素有异域片段化和隔离作用下受限制的基因流。小蓝雪花在冰期的分布模式是多个原位生物避难所模式。 .分歧时间分析表明雅鲁藏布江流域居群与其它河流居群的分歧时间在7.5Ma BP左右，而乃东、加察至朗县、林芝这三个居群与雅鲁藏布江其它居群的分歧时间在3.89Ma BP，青藏高原在8Ma BP，3.6Ma BP发生过剧烈的隆升，这些结果表明小蓝雪花两次种内分化均与青藏高原的隆升有一定关系。.AFLP分析后发现小蓝雪花具有两个不同的基因池，如雅鲁藏布江、澜沧江、南盘江流域河谷分布居群拥有同一个基因池，长江水系及怒江水系的居群共有一个基因池。河流袭夺不是形成小蓝雪现存遗传结构的主要原因。第四纪气候震荡在横断山区引起物种南北迁移可能是形成现存遗传结构的重要原因。横断山中部地区是小蓝雪花重要的避难所，同时避难所可能不止一个，而是存在多个。同时，不同水系居群间在地理过渡地带存在着历史的基因交流。