中国木蓝属(豆科)的系统亲缘及分类修订

基本信息
批准号:31370230
项目类别:面上项目
资助金额:85.00
负责人:高信芬
学科分类:
依托单位:中国科学院成都生物研究所
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:徐波,高云东,赵雪利,李忠荣,彭春巧,鞠文彬
关键词:
系统亲缘豆科分类修订木蓝属适应
结项摘要

The genus Indigofera L. is the third largest genus of the legume family. Due to the presence of a large number of ecotype, the species show continuous changes in the morphological characteristics of the complex group of species, and it is difficult to distinguish the species. The ITS phylogenetic tree showes incongruent with the existing classification system based on morphological characters in recent ten years research on this genus. In our recently study, we discovered Indigofera bungeana complex as a monophyletic clade, which has Chinese temperate distribution type, gathered together as a sister clade with Cape Clade of South Africa in the ITS phylogenetic tree, and far from the other Chinese or Asia species of Indigofera. Although the two clades are obviously different in morphological characters, but they have the rare geographic distribution pattern: Chinese temperate - southwest of South Africa disjuncted distribution. Does this distribution pattern only exist in ITS tree or could be found in other nrDNA genes or plastic genes? According to the existing many problems in the genus Indigofera L, we should do an integrated multidisciplinary research of morphology, anatomy, cytology, palynology, ecological adaptation, genetics and molecular phylogeny in the multi-level of the species, population, individual, tissue, cellular and molecular. Firstly, we should do the DNA phylogenetic study of the genus Indigofera L. Secondly, we will study the genetic biodiversity of the three complex groups of Chinese Indigofera, i.e. I.szechuensis complex, I. bungeana complex, and I. decora complex. Thirdly, we should study morphological adaptation of complex group species in different environment factors, such as water stress and light intensity. Fourthly, we will do comparative morphological and micro-morphological studies of Chinese species, including palynological and cytological study, and taxonomical revision of Indigofera L. Based on the integrated analysis of the research results, we should reconstruct the classification system of Indigofera L. of China or the world, explore the phylogenetic relationships between Chinese species and world species of Indigofera, and geographically genetic structure of Indigofera bungeana complex, explore variations in morphological and anatomical characters and DNA sequences among individuals of population - between populations - between species of complex group, to discuss the correlation of these variations and environmental factors.

木蓝属为豆科第三大属,由于存在众多的生态型种,使物种在形态特征上呈现连续变化,复合群物种难以鉴别,基于形态学特征的属内分类系统与ITS系统树严重不符,而我们近期的研究新发现了在ITS系统树上河北木蓝复合群与南非好望角支系组成姊妹支,这种罕见的中国温带-南非西南部间断的地理分布格局在其他基因树中也相同吗? 针对中国木蓝属研究中存在的诸多问题,对该属植物进行形态学、解剖学、细胞学、孢粉学、生态适应、遗传学和分子系统学等多学科综合研究,并综合该属物种、居群、个体、组织、细胞和分子等多层次的研究结果进行分析,尤其是核DNA和质体DNA基因序列对中国木蓝属进行系统发育重建和分类修订,重点探讨中国木蓝属在世界木蓝属中的系统亲缘关系以及地理分布起源;并以疑难的横断山区木蓝属植物以居群为研究对象,研究物种居群内-居群间-复合群内种间的形态变化和基因序列的变化规律,探讨这些变化与环境因素的相关性。

项目摘要

木蓝属为豆科第三大属,由于存在众多的生态型种,使物种在形态特征上呈现连续变化,复合群物种难以鉴别,尤其是庭藤复合群、河北木蓝复合群和四川木蓝复合群是该属的三大形态分类最为复杂的复合群,而且基于形态学特征的属内分类系统与 ITS 系统树严重不符。. 针对中国木蓝属研究中存在的诸多问题,对该属植物进行形态学、孢粉学、种群遗传学、谱系进化和分子系统学等多学科综合研究。利用形态学和核基因的ITS序列研究了四川木蓝复合群的种间界限问题,构建了四川木蓝的叶片转录组基因数据库,基于EST-SSR对四川木蓝的群体遗传学研究结果表明四川木蓝复合群处于快速分化过程中;基于叶绿体片段(ndhJ-trnF 和 trnD-trnT)和单拷贝核基因片段(Pgk1)的序列对河北木蓝的种群遗传多样性、种群结构和分化以及种群动态历史的分析,结果表明河北木蓝复合群单倍性多样性高,在不同地区间和种间遗传分化水平都较低,其遗传分化主要存在于居群间;基于两个叶绿体片段(ndhJ-trnF和trnD-trnT)以及核基因 ITS 片段的序列变异特征对庭藤复合群的居群遗传多样性、遗传结构、地理分布式样以及群体历史动态的研究,结果表明庭藤复合群的单倍型多样性较高,种内居群间遗传分化较大,基因流较小,而总体遗传多样性偏低,种间的遗传距离较小;对中国木蓝属的孢粉扫描结果的微形态研究表明萌发沟的数目、外孢壁孔的密度、以及孔的大小具有较高的分类价值;基于中国木蓝属核基因ITS和叶绿体DNA 基因(atpI-atpH,ndhJ-trnF,rpl32-trnL,trnD-trnT)序列对中国木蓝属进行了系统发育重建;并综合木蓝属物种及复合群的形态、分子序列和谱系发育的结果,探讨了中国木蓝属物种居群内-居群间-复合群内种间的形态变化和基因序列的变化规律,并进行了分类修订。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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