四种野生扁桃的地理分布格局及谱系地理研究

The integration of GIS technology, ecological niche model and phylogeographical analysis,could effectively to study the geographical distribution pattern, spatial phylogeographical structure, and the key facors that influence the distribution and evolution of a species. Subg. Amygdalus (Rosaceae) including four wild species: Amygdalus ledebouriana, Amygdalus mongolica, Amygdalus pedunculata, and Amygdalus tangutica. These species, both relic and endangered, show the disjunct or vicarious distribution patterns in the northwestern Xinjiang, northwestern and southern Inner Mongolia,Hexi corridor and southern Gansu, the Helan Mountains of Ningxia,northern Shanxi,and the northwestern Sichuan. This study uses GIS technology and the MAXENT to reveal the potential distribution pattern and the determinant environmental variables of the four species,to analyze the similarity of their ecological niches,and then to clarify the influence of ecological factors to the speciation,distribution and evolution. In the context of the Quaternary climate oscillations, based on cpDNA data, we employ phylogeographical analysis and various population genetic analyses to test whether or not the four species display four lineages, to estimate the divergence time, to reveal the phylogeographical relations and structure,and to clarify the influence of historic events such as habitat fragmententation,population expansion or contraction, and the gene flow process to the population evolution. This project would help to thoroughly understand the current geographical distribution pattern and phylogeographical structure of Subg. Amygdalus, and to guide the management and conservation of populations.

GIS技术、生态位模型和谱系地理分析整合，可有效研究物种的地理分布格局、空间谱系结构，以及影响物种分布和进化的关键因子。蔷薇科扁桃亚属包括四种野生扁桃：野扁桃、蒙古扁桃、长柄扁桃和西康扁桃，均为孑遗濒危植物，主要在新疆西北部、内蒙古西北部和西南部、甘肃河西走廊和甘肃南部、宁夏贺兰山、陕西北部和四川西北部呈间断或替代性分布。本研究利用GIS技术和生态位模型(MAXENT)揭示四种扁桃的潜在地理分布格局及驱动因子，分析它们的生态位相似性，阐明生态因素对物种形成、分布与进化的影响。在第四纪气候波动背景下，基于叶绿体DNA数据，利用谱系地理分析和各种居群遗传分析，检验四种扁桃是否呈四个独立的谱系，估计谱系分化的时间，揭示谱系关系和谱系结构，阐明历史事件如生境的破碎化、居群扩张或收缩、基因流进程等对居群进化的影响。本项目将助于深入理解四种扁桃当前的地理分布格局和谱系结构，并利于指导居群的管理和保护。

中国四种野生扁桃：野扁桃、蒙古扁桃、长柄扁桃和西康扁桃，均为孑遗和濒危植物，分布区不断缩减，亟待保护。四种扁桃的地理分布及环境驱动因子，分子谱系格局及其形成过程，是深入理解四种植物分布、进化，以及进行科学保护的关键。本研究通过野外详细调查、潜在分布模拟、室内实验、遗传分析、谱系地理分析，明确了四种植物的地理分布现状，预测并解释了它们的潜在分布范围、驱动因子、迁移趋势，分析了生态位的相似性。基于cpDNA序列揭示了居群的遗传多样性水平、遗传变异格局，从潜在分布范围变化、居群受干扰程度、cpDNA遗传多样性水平、显著进化单元方面有效评价了居群的保护优先性。基于RCPs情景的未来气候条件下，四种植物的潜在分布范围呈显著扩增趋势；在低排放情景下，分布区的重心总体将向东迁移，在中等排放情景下，分布重心将呈向东迁移(野扁桃、长柄扁桃)或向西迁移趋势(蒙古扁桃和西康扁桃)， 结果将指导建立更时效的保护区。气候因子Bio1，Bio3，Bio4，Bio6，Bio12和Bio15，主要限制了四种植物的潜在分布，它们在分布区内的指标数值帮助了解每种扁桃的生态位要求。蒙古扁桃存在较高的总的遗传多样性，较低的居群内遗传多样性，较高的居群间遗传分化和显著的谱系地理结构。在最大冰期时，可能存在于独立的冰期避难所，在更新世发生了范围扩张和再定居，河西走廊可能是向西扩散的生态走廊，分布于内蒙古的居群ZQK，WSH，WLB，WLJ 和BTQ为显著进化单元，应给予优先保护。四种植物基于cpDNA、nrDNA的谱系关系、谱系结构及形成过程，还在进一步整理中。研究结果将科学指导四种扁桃及其种内遗传多样性的保护，以及原地与异地保护。此外，从生态与遗传方面深入理解四种扁桃的分布与进化，为开展相关研究提供一手资料。