东亚特有成分—铃子香属的系统学与生物地理学研究

喜马拉雅的隆升及日本海的形成与扩张对中国-喜马拉雅和中国-日本两个森林植物亚区区系成分的形成、分化起到了重要作用，但具体的作用机制迄今为止还缺乏例证性的研究工作。本项目以东亚特有属铃子香属(Chelonopsis Miq.)这样一个在地理分布上具中国-喜马拉雅和中国-日本间断分布格局，同时也有严格对应分类等级的绝佳类群为研究对象，基于全面的取样，整合形态学、分子生物学证据，确定其系统演化位置，为野芝麻亚科乃至唇形科的系统发育研究积累数据。在此基础上，结合古植物学证据或通过基因序列间的分歧度及序列的平均置换速率推测该属的起源分化时间，重建类群的祖先分布区域，推测其演化传播路线，揭示其现代地理分布格局的成因，阐明喜马拉雅的隆升和日本海的形成及扩张对东亚植物区系早期分化的深刻影响，这对进一步了解东亚植物区植物的起源分化、地理分布格局的形成是一个有益的尝试和突破。

本项目对东亚特有属铃子香属（Chelonopsis Miq.）的形态学、分子系统学及其生物地理分布进行了研究，得到了以下主要结果。. 对铃子香属及其近缘类群和毛被形态学研究结果表明：该属的毛被可分为非腺毛和腺毛两种基本类型。据其结构，非腺毛又分为单列毛和分枝毛两种亚型，腺毛则可分为无柄毛、头状、棒状和下沉腺毛四种亚型。在17种被观测的种类中，二细胞非腺毛和无柄腺毛最为常见。头状腺毛的存在与否则是铃子香亚属和等齿铃子香亚属的重要划分依据。在等齿铃子香亚属里，多细胞非腺毛和棒状腺毛的存在与否则为等齿铃子香组和小叶铃子香组的划分提供了证据。此外，本课题还对铃子香属的近缘类群——火把花属（Colquhounia Wall.）的毛被进行了观察，并基于毛被类型将秀丽火把花（Co. elegans Wall.）从单毛组转移至星毛组。. 通过电镜扫描和光镜观察，对铃子香属15种植物及其近缘类群进行了花粉形态进行了研究。结果表明该属的花粉粒均为3沟，大小为20.8–30.0 μm × 17.5–27.3 μm，其外壁纹饰多为网状或超网状。花粉粒的显微形态为区分铃子香属及其近缘属，或为其属内的划分提供了更为丰富的形态学证据。. 对铃子香属及近缘属毛药花属（Bostrychanthera Benth.）共16种植物的叶表皮形态特征进行了观察。结果表明，除等齿铃子组外, 铃子香属其它种类的叶表皮细胞多为不规则形；叶表皮细胞垂周壁式样可分为平直至弓形, 深波状两种类型。 角质膜有三种类型, 即山脊状, 长条状, 具颗粒状或雪花状附属物。叶表皮细胞形态特征及角质膜类型为铃子香属内组、系或种的划分提供了重要证据。. 在形态解剖学研究基础上，我们选取了5个叶绿体DNA片段和2个核基因序列，首次重建了该属的系统发育关系。研究结果表明毛药花属应该并入至铃子香属，新界定后的铃子香属为一个单系，其两个亚属则分别为中国－－日本和中国－－喜马拉雅分布，为吴征镒先生关于东亚植物区系的划分提供了新证据。分子系统学结果也与该属的属下分类系统相一致，并与诸多形态学证据相辅，对深入认识该属与近缘属的系统学位置及相互关系提供了丰富证据。