獐牙菜亚族生物地理分布格局的进化原因和生态原因

为了从根本上解答生物分布格局问题，必须对直接造成物种数目改变的进化过程和生物地理过程（如物种形成、物种灭绝和物种散布）进行分析。从这样的观点出发，本项目欲将生态学整合到植物系统与发育研究中，研究獐牙菜亚族的生物地理分布格局。通过种系发生重建，估计分化时间，估计各个主支的分化速率，重建生物地理，并用小生境保守模型鉴定潜在的限制散布的气候变化，揭示每一地区物种的丰富度和此地区被拓殖的时间之间是否存在相关性？每一地区物种的丰富度和此地的分化速率是否有关系？哪些环境因子是进化支散布的限制因子？探讨獐牙菜亚族生物地理分布形成的原因，以及东亚和北美两个分布中心是如何形成的？是物种形成的"博物馆"还是"摇篮"？

獐牙菜亚族Swertiinae隶属于龙胆科Gentianaceae龙胆族Gentianeae，包括獐牙菜属Swertia、假龙胆属Gentianella等14属，该亚族植物广泛分布于世界各地的高山、温带以及高寒地带，东亚和北美是该亚族的多样化中心。该亚族内属的地理分布式样大致可分为5种：全部或绝大多数物种分布于旧世界；北美洲特有；新、旧世界均有分布（南、北半球均有）；在欧亚大陆和北美洲的物种数目几乎对等；以中南美洲为分布中心。獐牙菜亚族地理分布格局如何形成，其形成的进化和生态原因如何，值得深入研究。本研究以獐牙菜亚族12个属的代表类群为主要研究对象，龙胆亚族Gentianinae 3个属的代表类群为外类群，基于matK、rbcL和ITS序列，构建该亚族的系统发育关系，研究结果表明，獐牙菜亚族为单系，但大多数属为多系，亚族内包括一些支持率较高的分支，但分支之间的关系尚不明确，支持将辐花属Lomatogoniopsis并入肋柱花属Lomatogonium，经典分类与分子系统的不一致可能是由于形态性状的同塑性造成的，应重新评价做为分类依据的形态性状。基于上述分子系统树，增加龙胆科其他族的研究类群，以龙胆科为框架，2个花粉化石记录为校正点，利用松散分子钟估算獐牙菜亚族起源和分化时间，结果表明该亚族起源于渐新世早期（30.95 Ma），内部类群的分化开始于中新世早期（22.14 Ma），在东亚地区该亚族可能发生过快速辐射演化，青藏高原在渐新世末中新世初经历的快速隆升是其快速分化的原因之一。此外，以椭圆叶花锚Halenia elliptica和獐牙菜Swertia bimaculata为代表，预测了它们的潜在分布区和气候限制因子，潜在分布区的大小与物种当前的分布范围有一定相关性，温度是限制椭圆叶花锚分布的主要气候因子，降雨量是限制獐牙菜分布的主要气候因子。