白杄群体谱系地理学与景观遗传学研究

Picea meyeri Rehd.et Wils, only located in China, is one of Chinese Spruce distributed widely. P. meyeri mainly lies in the mountains between of Taihang and Lvliang, in which has a large amount of ruins during Quaternary;glacial. So it has been became a kind of specific plant which provide a choice to research distribution and formation of species of the Huabei area through its long historical origin. By using Landscape genetics(19 biologic climate variables), Morphological markers (21 phenotypic traits) and Phylogeography (5 sets of cpDNA genome fragments, 2 sets of mtDNA genome fragments and 10 sets of nuclear genome fragments) to co-analyze the genetic diversity, genetic structure, the harbor during Quaternary Period, the pedigree evolutionary history and ecological and geographical factors of the species pedigree differentiation in P. meyeri, To explores the species formation time and the migration diffusion history after major geological and geographical events, in order to clarify the influence of Quaternary glaciers and other events on the distribution pattern of plant species diversity in this area.

白杄（Picea meyeri Rehd.et Wils）是云杉属在中国分布较广的特有树种之一，主要分布于太行山脉与吕梁山脉，该范围内有大规模第四纪冰川运动遗迹存在，因白杄有着悠久的历史起源，成为探索华北地区物种现代分布格局历史成因的理想物种。本研究利用谱系地理学、形态学结合景观遗传学—5套cpDNA、2套mtDNA、10套nrDNA片段与21个表型性状结合19个生物气候变量分析白杄10个天然群体的遗传多样性、遗传结构、冰期避难所以及谱系进化历史和谱系分化的生态与地理因素。探讨这一物种的成种时间与重大地质、地理事件后该物种的迁移扩散历史，以期为阐明第四纪时期冰川等事件对该分布区内植物物种多样性分布格局的影响提供依据。

白杄（Picea meyeri Rehd.et Wils），是云杉属在中国分布较广的特有树种之一，主要分布于太行山脉与吕梁山脉，因白杄有着悠久的历史起源，成为探索华北地区物种现代分布格局历史成因的理想物种。本项目以9个天然分布的白杄群体为研究对象，利用形态学、谱系地理学、群体遗传学及景观遗传学等分析方法解析了物种与谱系进化历史和谱系分化的生态与地理因素，为阐明第四纪时期冰川等事件对该分布区内植物物种多样性分布格局的影响提供依据。.（1）依据各群体测定的7个形态学指标可以将白杄9个群体聚为2类，位于河北的WLS群体自成一类，其他8个群体聚为一类。.（2）白杄9个群体中，共检测到34个叶绿体（cpDNA）单倍型和110个核单倍型（nrDNA），均可聚为3支，但都未能各自划分为一支，说明白杄群体间亲缘关系较近。.（3）在3个cpDNA片段和6个nrDNA片段水平上，白杄的遗传变异主要来自群体内，群体间遗传分化系数NST＞GST，表明白杄群体间存在谱系地理学结构；通过遗传结构、NJ邻接关系树等分析，未能将白杄9个群体清晰的划分，存在严重的遗传混杂（基因交流现象），也说明白杄群体间亲缘关系很近。.（4）对白杄进行中性检验和错配分布分析显示，cpDNA水平上表明白杄在历史上发生过群体快速扩张和空间扩张。在nrDNA水平上，历史上可能未发生过群体扩张事件。.（5）基于cpDNA、nrDNA和SSR水平的Mantel 检验，表明白杄群体间不存在显著的环境隔离（IBE）和地理隔离（IBD）的空间遗传结构；基于SNP标记的Mantel 检验显示，白杄种群不存在显著的IBE的空间遗传结构，但存在显著IBD的空间遗传结构，由IBE和IBD共同解释了23.9%的遗传分化，IBE和IBD分别解释了6.8% (p＞0.05) 和 5.1% (p > 0.05) 的分化。.（6）基于地理数据和气候变量的潜在分布模型的适生区研究表明：随着时间推移，白杄的最适生区面积显著缩小且向东北方向高纬度高海拔地区迁移，且影响白杄潜在分布的主要气候因子为：海拔alt、最湿月降水量bio13、昼夜温差与年温差比值bio3和年平均温度bio1。