中国产石竹科无心菜属（Arenaria）的分类学研究

China is the diversity and differentiation center for Arenaria, with high endemic species, which shield the various representative groups from primitive, intermediate, and evolution taxa, owned the complete evolution sequence. It is the key to solve the problem of origin and evolution in Arenaria, and even the Caryophyllaceae. However, without a comprehensive taxonomic research, lead to chaos both in inter-genus and intra-subgenus in the genus. This research use herbaria material, combining with the field investigation, at the same time reference domestic and overseas the latest research results, carrying on palynology and cytological study, expected to offer valuable data for taxonomic revisions work. A comprehensive taxonomic research on domestic Arenaria, fill the blank of the taxonomic study in China; meanwhile the finding has important implications for the phylogeny of global Arenaria and than Caryophyllaceae.

中国是无心菜属（Arenaria）多样化及分化中心。具有无心菜属从原始、中间类型，到进化类型的多种代表类群，拥有较完整的进化序列。且具有非常高的特有性，中国是解决无心菜属乃至石竹科系统分类的关键地区。然而由于缺乏全面系统的分类学研究，导致属内各亚属间界限不明了，亚属内分类存在混乱。本研究利用馆藏标本，结合野外考察开展无心菜属的形态学研究，同时，参考国内外最新的研究成果，开展孢粉学和细胞学研究，以期为分类学修订提供有价值的参考。全面系统对国产无心菜属进行分类学研究，填补中国产无心菜属分类学研究空白；对世界无心菜属乃至石竹科分类学研究和无心菜属的系统演化有重要意义。

石竹科无心菜属全世界约有300余种，分布于北温带或寒带。我国有100余种，分属6个亚属，分布集中于西南至西北的高山。作为石竹科的第二大属，该属的分类存在诸多问题。本项目结合多学科研究证据，对国产无心菜属进行分类研究。主要成果如下：. 野外考察共采集该属89种植物标本，共约390号958份，分子材料600余份；内业查阅、收集了该属大部分的原始资料。形态学研究表明可靠的分类学性状包括成熟果实、花萼、生活型、叶形等特征；此外无心菜属部分类群存在雄性败育现象，败育的花药小、瘪，颜色浅，给物种界定带来一定困难。齿瓣亚属Subgen. Odontostemma极富变化，形态学不支持为单系。对无心菜属14种植物的细胞学研究表明所有种均为二倍体，存在非整倍性变化；亚属间存在不同的染色体基数，福禄草亚属Subgen. Dolophragma、老牛筋亚属Subgen. Eremogone及雪灵芝亚属Subgen. Eremogoneastrum的染色体基数为12；齿瓣亚属为13和14，具有分类学价值。对无心菜属20种子植物的微形态学研究表明，传统概念的无心菜属各亚属间的种皮形态变异极大，是区分个亚属的良好鉴别性状；但除齿瓣亚属外，各亚属内物种间变异较小。种皮微形态对无心菜属内系统分类和类群界定具有参考价值。. 无心菜属的雪灵芝亚属、福禄草亚属以及囊种草属青藏高原高山带典型的垫状植物，垫状的生活类型被认为是对寒冷、干旱环境趋同适应的产物，对高山生态系统及物种多样性的维持具有重要作用。目前，鲜有研究关注青藏高原垫状植物的分子系统，起源和生物地理问题。本研究利用四个叶绿体片段（rps16, matK, trnL-trnF, trnS-fM）和一个ITS核基因进行系统发育及生物地理研究，发现一个独立于石竹科11个族以外的新分支“囊种草-福禄草分支”。结合祖先分布区重建，表明垫状无心菜（福禄草亚属和雪灵芝亚属）起源于上新世晚期或之后，青藏高原是它们的祖先分布地。结合生态位模拟显示垫状植物在末次大冰期时拥有更广泛的分布区，表明自中新世以来，青藏高原及周边山区的多次隆升，第四纪冰期气候变化是导致该地区石竹科垫状植物的快速辐射进化的驱动力。