玄参属东亚类群多倍化物种形成及浙玄参的栽培起源研究

基于cpDNA序列、ITS和单拷贝核基因序列和染色体变异分析，研究玄参属东亚类群的系统演化，确定其在玄参属的系统地位，重点揭示东亚玄参（尤其玄参复合种 Schrophularia ningpoensis complex）的多倍化物种形成过程和分化机制；基于玄参复合种(5个种)的群体叶绿体单倍型地理分布，确定祖先单倍型及其分布，探讨亲缘关系，进行分类处理；通过网状支系分析（NCA），推测不同支系曾经经历的历史事件；结合AFLP分子标记探讨玄参的栽培历史，玄参在栽培早期阶段的群体遗传结构与遗传多样性水平，估算单倍型的分歧时间、最近的共同祖先等；检测不同群体和地区是否经历了扩张事件、"IBD"效应以及"瓶颈效应"，并结合形态、地理、植被生态、气候等资料，阐明道地栽培药材玄参目前所处的驯化阶段，揭示其起源、迁移及分化，为该药材品种选育及可持续利用提供指导。

本项目对玄参属及东亚玄参进行了系统发育研究，探讨了东亚类群的物种形成与分化，对单系起源的玄参复合种进行了群体遗传和亲缘地理研究，探讨了玄参的栽培起源，取得以下有创新的结果：1.揭示了东亚玄参的四个谱系：广布种玄参、丹东玄参、北玄参和双锯齿玄参复合种；砾玄参组群；中国华中-西北-西南类群；及韩国日本北美类群。四个谱系形成在52.12mya。早期分化发生喜马拉雅山脉隆起之前；砾玄参组几乎在同时分化形成（38.81mya）。玄参复合种出现在中新世（26mya左右。推测东亚玄参有2个来源：一来自北美（日本韩国远东特有种类）；另一来自欧洲-中亚（以 S. incisa为基础），表明东亚玄参非单一起源。 2. 药用植物玄参的进化和栽培历史及道地性研究 揭示1)玄参（S. ningpoensis）栽培时间较短，受强烈人工选育和奠基者效应，丧失大量遗传多样性，已与野生群体产生了明显分化；2)浙江栽培玄参具有道地性遗传基础；3）所有栽培玄参与野生湖南平江和江西冷水群体有联系，揭示它们参与了玄参的栽培起源，4）玄参野生群体保留了大量稀有单倍型和丰富遗传多样性，可作为栽培玄参选育优良品种的重要资源库。3. 玄参复合种的物种形成与分化研究 1）肯定了玄参、北玄参、丹东玄参和双锯叶玄参组成的玄参复合种（S. ningpoensis species complex）；2）推测砾玄参的核型很可能存在2X和4X的复合细胞型，3）推测江西冷水和浙江天目山群体是玄参复合种在末次冰期的避难所，北玄参辽宁凌原群体为玄参复合种现存祖先类型，是玄参多倍化物种形成的基础，并在中新世早期向东迁移分化形成丹东玄参，向南形成玄参和双锯齿玄参；4）提出对双锯齿玄参的分类地位进行修订，建议降为亚种置于玄参（S. ningpoensis Hemsley）种下。4. 东亚砾玄参复合群亲缘地理研究 研究开发了砾玄参的12对SSR引物；基于cpDNA序列单倍型的亲缘地理研究揭示砾玄参复合群存在三个谱系，在地理空间上分别占据着青藏高原的西南部（近巴基斯坦）、西部-西北直至内蒙古东北和青藏高原的东部-青海地区；但是砾玄参、羽裂玄参和齿叶玄参这3个种的界限是模糊的。