西南喀斯特洞穴蕨类植物多样性与演化

西南喀斯特区域，以贵州高原为中心向周边辐射，洞穴资源特别丰富，洞穴内"有光带"的特殊生境上繁衍着一定数量的喜钙植物。近年来，对洞穴的种子植物多样性与演化的研究已取得重要进展，并在秋海棠属等类群中常发现"一洞一种"的自然界奇观，但对洞穴蕨类植物的研究鲜有报道。我们近三年对贵州等地部分洞穴的考察已发现10余个蕨类新种，证明洞穴蕨类植物种类丰富，可能还有大量的新种未被发现。更为紧迫的是，由于全球变暖、重开发轻保护思想指导下的区域发展造成洞穴污染和破坏等，洞穴蕨类植物的生境日益受到威胁；而这些种类因其长期适应于洞穴而对生境的温度、湿度、采光等的变化极度敏感。本研究拟对西南喀斯特洞穴的蕨类植物进行全面的野外考察，结合细胞、孢粉和分子证据，探索洞穴蕨类植物的多样性，揭示代表类群,如耳蕨属、凤尾蕨属等的洞穴种类的起源与演化机制，评价特有种类的濒危现状，对洞穴蕨类植物的保护提出针对性建议。

本研究选择我国西南喀斯特区域的岩溶洞穴洞口有光带这样一种独特生境上繁衍的蕨类植物为主要研究对象，经过广泛的野外考察和标本采集，力图拓展对一些尚未引起重视的洞穴特有蕨类植物种类的认识，揭示其近缘类群间的演化关系，评价其生存状况和濒危等级，在丰富和完善我国蕨类植物多样性编目的同时，为国家和地方资源管理部门优先考虑特定植物类群及其生境提供科学参考。项目执行期间，野外考察涉及重庆、四川、贵州、广西和云南的70余个县或区，探索了大小喀斯特洞穴800余个，采集植物标本3300余号，DNA分子材料2000余个样本，拍摄植物和洞穴景观图片资料23000余幅。通过标本比较形态研究，结合分子系统学和孢子形态证据等，初步揭示了一些喀斯特洞穴特有蕨类植物的起源和演化关系，发现未描述的洞穴新植物近20个种，其中5个耳蕨属对开耳蕨组的新发现种已经在项目截止前发表，并全部收录进新近出版的中国植物志英文版蕨类植物卷。通过本项目研究也取得大量耳蕨属种类的分子系统学数据，极大丰富了我国耳蕨属植物系统发育树重建的样本数，为这个中国蕨类植物种数最多的属的属下分类处理提供了重要依据。本研究还采集了鳞毛蕨科其他类群、凤尾蕨科（包括以前的铁线蕨科）、肿足蕨科、铁角蕨科及石松类的卷柏属等大量标本和分子材料，为这些类群的系统发育研究增加了较多的代表类群。研究结果还证实了关于一些类群以前基于形态学研究提出的假设和预测，比如在广西北部再度采集到筱英凤尾蕨并用分子证据证实其为一个喀斯特洞穴特有种，重新发现洞穴特有植物莱氏耳蕨，扩展了如斜基柳叶蕨、壮乡铁角蕨等类群的地理分布记录。此外，通过伴生植物的采集，也为其他相关研究人员提供了种子植物如苦苣苔科、荨麻科、秋海棠科、凤仙花科等和一些洞穴特有藓类的研究线索。