新疆分布沙拐枣属植物地理替代格局的生态原因和进化原因

Polygonaceae， Calligonum L. are 23 species in Xinjiang and is about accounts for 4/5 species in China. They are drought resistance to erosion sand buried, easy to breeding and sand-fixation pioneer plants. They have great potential to provide different products and services such as forage, traditional medicine, halting desert encroachment and stabilizing sand dune. Their feature is very similar, related to close, the Calligonum plants distribute according to the latitude and longitude, climate, soils, hydrological conditions to occur geographical replacement in Xinjiang .these are ideality material of biological geographic to study plants in the adaptive and evolution. This project study on population ecological distribution pattern，strategies of existence and based on cpDNA (psbA-trnH and trnS-trnG) sequence of the natural population genetic structure, genetic diversity and species ＇s kinships. According to Nested Clade Phylogeographic method（NCPA） to analysis the Calligonum plants distribution pattern and historical causes, through comprehensive macro and micro more evidence, explaining climate and environment to affect Calligonum plants the geographical distribution， genetic variation, and evolutionary history. The researches fill the gaps in Calligonum plants molecularphylogeography. Therefore, the results have important guiding significance to desertification control and systematic evolution in both theory and practice.

蓼科沙拐枣属（Calligonum L.）在新疆有23种，约占中国的种数4/5,为耐干旱、抗风蚀沙埋、易繁殖的优良防风固沙先锋植物，并有饲用和观赏价值。它们形态特征十分相似，亲缘相近，在新疆分布的沙拐枣属植物依纬度和经度地带间、气候、基质、水文等条件为转移形成生态系列的相互替代，成为地理替代分布种，是研究物种形成与适应性进化及生物地理的好材料。本项目通过研究其复合逆境的综合适应策略和生态分布格局、并基于叶绿体cpDNA(psbA-trnH和trnS-trnG)序列对天然种群的遗传结构，遗传多样性变化规律、物种间的亲缘关系进行分析；根据巢式支系法推测单倍型地理分布格局的历史成因，通过综合宏、微观多方证据，诠释气候和环境的变化对植物的地理分布、遗传变异以及进化历史的影响，从理论上填补了新疆地区沙拐枣属植物亲缘地理学研究的空白。因此，研究结果对于利用沙拐枣植物进行区域沙漠化治理具有实践指导意义，

本项目对新疆境内22种沙拐枣属植物生境与植被之间相互影响而形成的地理替代的关键因素进行分析研究：蒙古沙拐枣是中国分布最广的沙拐枣属植物，泡果沙拐枣是中国仅分布在新疆准噶尔盆地四周广泛分布的类型，在年降水量、1月均温、7月均温等环境因子制约下：十一种沙拐枣被分为三个地理分布系列：吉木乃沙拐枣、三列沙拐枣、艾比湖沙拐枣和戈壁沙拐枣在新疆北部分布；若羌沙拐枣和小沙拐枣在新疆东部分布；库尔勒沙拐枣、塔里木沙拐枣、英吉沙沙拐枣在新疆南部分布。在中国仅新疆分布有翅果组的三种和基翅组四种，该类群两组植物在中国仅分布在北疆荒漠亚区的准噶尔荒漠，以同域交叉分布方式，互为亲缘关系密切的种。通过对新疆境内沙拐枣属所有种的居群取样，对样本进行植物总DNA的提取，筛选变异合适的DNA片段进行pcr扩增，筛选出rps32-trnL,ycf6-psbM两个序列，进行相关生物信息学计算，进行沙拐枣属谱系地理学相关分析：泡果沙拐枣显示出很高的遗传分化；戈壁沙拐枣、沙拐枣、小沙拐枣和塔里木沙拐枣存在很高的遗传多样性，并且都具有很明显的遗传地理距离隔离模式，表明限制性基因流是导致如此高的遗传多样性的原因所在。同时天然的地理屏障（如天山、古尔班通古特沙漠、塔克拉玛干沙漠和塔里木河）可能阻挡了这些居群间单倍型的杂合，从而造成了异域分化，这也是形成这么多特有单倍型的原因所在。沙拐枣属翅果组居群间也存在较高的遗传分化，翅果组并不是单起源，更多是由于不完全的谱系分选而非杂交造成的。分子钟时间的推算表明，沙拐枣属植物的分化大约在2.84 - 0.03 Ma之间就开始形成并产生分歧，主要发生在中到晚更新世，这可能是由第四纪的气候变化和随之西北区的干旱化引起的，植物在本区的分化和发育是气候干旱化所驱动的一种生活周期趋同进化的结果。