亚洲荒漠常绿阔叶灌木沙冬青属植物地理分布与演化研究

Ammopiptanthus, a genus of Fabaceae quasi endemic to China, is the only evergreen broadleaf shrub in the desert flora of Asia. It originates in the Cretaceous-Tertiary period, and is left disabled and endangered now. It is an important kind of plant resources in water and soil conservation, landscaping, medicine, firewood, biomass energy, and etc. In order to kown well the geographical distribution, the accurate classification, the origin; and the evolutionary process of the genus, we use vegetation remote sensing to pick up the geographical distribution information, to probe into the identification method of plant species, and to analysis the coupling of the habit elements, basing on the evergreen character of Ammopiptanthus and the phenological changes. We also use DNA sequencing to study the genetic variation; the evolutionary position; the regularity of space distribution; and the classification under the genus. This project aims to provide scientific basis for effective conservation and sustainable utilization of the rare plant, and to provide rationale and technical strut for resources management of the rare plant, and construction of a nature reserve.

我国豆科植物的近特有属-沙冬青属（Ammopiptanthus Cheng f.）是亚洲荒漠植物区系中唯一的常绿阔叶灌木类群，属白垩纪-第三纪残遗濒危物种，是水土保持、园林绿化、药用、薪炭和生物质能源等方面的重要荒漠植物资源。为了全面掌握沙冬青属的植物的地理分布与准确分类处理，探索沙冬青属植物类群的起源与演化过程,本项目采用植被遥感的多尺度多源时空数据分析方法，利用沙冬青阔叶常绿的特性，并结合物候变化的特点，提取其植物地理分布信息，并进行植物物种的遥感识别方法上的探索，分析其生境要素的耦合关系；采用DNA测序手段，研究沙冬青属的遗传变异水平、遗传结构和遗传变异格局，确定其进化历史、空间分布格局；明确沙冬青属下的物种组成。为荒漠珍稀植物的有效保护和资源可持续利用提供科学依据，为珍稀植物资源管理、自然保护区建设提供理论基础和技术支撑。

本项目计划利用现有遥感数据和技术方法，结合地面调查验证进行分析概括，确定沙冬青属植物的地理分布区域，落实其空间分布的斑块、盖度、长势等情况。对沙冬青属植物的生境要素信息提取与分析（包括水分、土壤、温度、光热等要素的遥感信息获取），并结合地面调查验证，分析沙冬青的分布与生境要素的空间协调关系。研究沙冬青属植物的遗传多态性水平和种群遗传结构，探索物种形成与分化的分子机制与历史成因，及探讨沙冬青属遗传变异分布格局，居群间基因流，沙冬青属下分化时间等科学问题。.该项目首先依据两种沙冬青叶表型特征，植株高度和灌丛大小等指标，染色体核型差异，以及遗传多样性、地理分异和分化、繁殖特征等相关的分类学证据，明确了我国沙冬青属(Ammopiptanthus)应为新疆沙冬青(A. nanus)和蒙古沙冬青(A. mongolicus)两个物种。掌握了两种沙冬青及其所在群落中主要物种的光谱特征。基本确定了我国沙冬青属植物的时空分布特点和位置；掌握了沙冬青属植物的分布与主要生境要素的空间耦合关系；明确了两种沙冬青群落结构及其稳定性的区别，以及两个物种的遗传分化与遗传结构的特点，找出了沙冬青属植物遗传变异较高的分布点，确定了两种植物遗传多样性重点保护的种群对象；利用分子手段推测出沙冬青属起源于中亚，时间为渐新世晚期，距今约28.81 Ma，重新确定了黄华族内的系统关系，修订了沙冬青属的系统位置，对该属及其属下物种起源及其分化时间有明确认识。同时，还掌握了两种沙冬青的叶角质层微形态特征。.以上相关研究成果具有较高的学术价值和重要的科学意义，修订了《Flora of China》对沙冬青属分类的观点，通过论文发表和学术会议交流已产生一定的社会影响，完成相关研究论文9篇，其中5篇论文在国内外学术期刊上已发表（或接收发表）。除上述之外，还结合就地和异地保护，以及植物资源合理、有效利用的问题，协助地方基层单位申请资助项目、申报的相关技术专利、分析两种沙冬青不同种群个体叶片的氨基酸差异，将基础研究与实际应用紧密结合。