杭子梢属系统学研究与分类修订

The genus Campylotropis Bunge (Fabaceae: Desmodieae) is estimated to contain ca. 37 species mainly distributed in China, Indochina, and the Himalaya region with Southwest China as its diversity center where about 80% of the species of Campylotropis occur. Currently, very little has been known about its origin, its intrageneric and interspecific relationships, and species boundaries. Our goals of this proposal include: (1) Studying the variation patterns of major morphological characters within and among populations of Campylotropis species based on both specimen survey and field observations; (2) Carrying out cytological studies to obtain karyotype evidence for the evolution of the genus; (3) Reconstructing phylogenetic relationships of all Campylotropis species and closely related genera based on sequence data of 5 chloroplast and 3 nuclear DNA regions; (4) Estimating the divergence times within Campylotropis and among related genera using Bayesian approach with BEAST; and (5) Analyzing genetic structures of natural populations of the species complexes C. macrocarpa and C. polyantha based on population-level analyses of chloroplast genes, low-copy nuclear genes, and SSR polymorphism. By combining evidence from macro-morphology, micro-morphology, cytology, and molecular characters, we aim to define species boundaries, to uncover phylogenetic relationships within Campylotropis and among related genera, and to perform a taoxnomic revision of the genus.

杭子梢属为豆科山蚂蝗族成员，约37种，主要分布于中国、中南半岛及喜马拉雅地区，我国西南地区为该属的分布和分化中心，包括约80%种类。长期以来，由于关键分类特征变异式样不清且缺乏系统深入的研究，该属物种的种类界定、种间关系、系统位置及属下分类系统均不清楚。本项目以该属全部种类为研究对象，拟开展下列研究工作：在居群思想指导下，通过标本研究、野外观察、微形态研究以及统计分析等工作，掌握形态性状的变异规律及其分类价值；开展细胞学研究，获得核型方面的分类学证据；利用3个核基因和5叶绿体基因序列，构建该属的分子系统发育关系，采用分子钟方法对类群的主要分化时间进行估算；对分类困难的杭子梢、小雀花复合体，则采取居群取样，结合核基因、叶绿体基因以及SSR，探讨其遗传结构，阐明进化历程。最后综合各种证据，澄清物种的界定，揭示系统位置和种间亲缘关系，建立属内分类系统，完成该属植物的分类修订。

杭子梢属为豆科山蚂蝗族成员，约40种，主要分布于中国、中南半岛及喜马拉雅地区，我国西南地区为该属的分布和分化中心，包括约80%种类。本项目结合野外调查、馆藏标本研究，系统开展了形态特征统计分析、细胞学、分子系统学、居群遗传学等研究内容，初步完成杭子梢属的分类修订，得到结论如下：. 1. 形态特征统计分析发现杭子梢属形态变异在花、叶片及果形态上均有涉及，但种间差异较大的性状主要集中在花与叶性状，其中花长、翼瓣长、龙骨瓣长、托叶宽、顶生小叶柄长、托叶长、顶生小叶长7个性状较具有较高分类价值。. 2. 杭子梢属染色体较小，种间差异也较小，研究的11个物种染色体数目均为2n=2x=22，未发现多倍体现象；流式细胞测量基因组结果表明，24个物种基因组大小变化范围为811Mb-1200Mb，核DNA含量变化范围为: 1.48pg-2.45pg。. 3. 对36种5亚种5变种的分子系统重建结果表明，杭子梢属是一个单系类群，与鸡眼草属和胡枝子属形成的分支为姐妹群关系。ITS与叶绿体序列联合重建结果与形态特征分析较为一致，厘清了多数近缘物种之间的亲缘关系，但大的分支间的系统亲缘关系没有很好解决；Campylotropis alopochroa，C. yunnanensis subsp. filipes，C. macrocarpa var. hupehensis 部分群体为杂交起源；PGK序列重建很好地解决了大支间的亲缘关系。基于二代转录组测序筛选出的107个同源单拷贝核基因系统发育树非常好地解决了近缘物种和大的分支间的亲缘关系。. 4. 对杭子梢和小雀花复合群21个居群中的280个体的ITS和Trnc-f基因序列测定，得到了31个单倍型，对单倍型的多样性、遗传结构分析揭示了复合群的起源和扩散路径。. 5. 基于多学科证据发现了分布于四川和云南的3个杭子梢属新种，提出了3个新异名处理和1个新等级名称。