苦苣苔科吊石苣苔属的分类学研究

The genus Lysionotus is a medium sized genus in Gesneriaceae, with 27 species and seven varieties being recognized, of which more than 90% species being found from China, and is distributed from northern India, China, Indochina to southern Japan. There are many fundmental taxonomic problems in the genus Lysionotus, the previous molecular analysis is not comprehensive due to the absence of sampling representatives, and limited number of DNA sequence in the previous phylogenetic studies. Based on the statistic analysis of morphological and micromorphological characters, these general morphological chararcters and molecular data will be joined to rebuild the phylogenetic relationships of the genus Lysionotus, to shed light on the evolutionary patterns of the diagnostic morphological characters, and to improve the classification system. A comprehensively taxonomic revision of Lysionotus will be finished based on classical taxonomy, phytogeography and molecular systematics. Some species of Lysionotus are usefully medicinal plants, this project will provide basic scientific information for the sustainable utilization and conservation of plant resources in Lysionotus, as well as to find new medicinal plants.

吊石苣苔属为苦苣苔科中等大小的属，目前约有27种，7变种，分布自印度北部向东经中国、中南半岛至日本南部，中国有超过全属90%的物种，立足中国开展该属的世界性分类学修订有着及其优越的便利条件。目前该属存在多方面分类学问题，对宏观形态和微观形态的变异式样未曾深入探讨，缺乏全面的系统发育研究，未开展过世界性的分类学研究。本研究以形态-生物学物种概念为指导思想，通过大量的野外和室内研究，对宏观和微观形态性状进行统计分析，联合形态证据和分子证据，构建该属的系统发育关系，探讨关键形态性状的演化，建立吊石苣苔属自然的属下分类系统。该项目将植物经典分类学、植物地理学、分子系统学等有机的结合起来，系统地完成吊石苣苔属的分类修订，为苦苣苔科的世界性研究奠定基础。吊石苣苔属的部分物种为重要的药用植物，对该属进行世界性的分类学研究将为该属植物资源的可持续利用和有效保护，以及发现新的药源植物提供基础科学资料。

项目组基于馆藏标本和野外调查开展了吊石苣苔属植物的形态学和地理分布格局研究，累计查阅鉴定馆藏标本2400余份，采集标本约290号、1240余份，分子研究材料410余份，并顺利开展转录组、叶绿体基因组和简化基因组的测序工作。基于转录组数据开展吊石苣苔属植物的系统发育基因组学研究，完成吊石苣苔属植物的叶绿体基因组测序与组装，并开展了叶绿体基因组比较分析。利用简化基因组数据开展了吊石苣苔的分子亲缘地理学研究。最后整合形态学、系统学以及地理分布格局等研究结果开展了吊石苣苔属的分类学修订。本项目发表研究论文5篇，其中SCI 收录论文1篇，国内核心期刊4篇。.基于转录组数据的系统发育基因组学研究发现吊石苣苔属最近的姐妹类群是大苞苣苔属，吊石苣苔属的物种依次分化为4个分支，分子定年研究显示该属的物种主要在中新世分化形成。吊石苣苔属植物叶绿体基因组均具有典型的四分体结构，基因组长度范围在152,928−154,278 bp，通过叶绿体基因组序列多态分析，表明trnH-psbA及ycf1在叶绿体基因组中的核苷酸多样性高。.基于标本信息构建该属的地理分布格局，发现滇黔桂-越南北部喀斯特地区和滇西北-藏东南-印度东北部是该属两个分布中心和多样性中心，特有性显著。通过祖先性状和地理分布重建分析，发现滇黔桂-越南北部喀斯特地区分布的物种为基部类群，以直立地生亚灌木为主，种子附属物钻形，长度不超过种子；滇西北-藏东南分布的物种为进化类群，以附生小亚灌木为主，种子附属物为长度明显超过种子的毛状。.基于形态学、系统学以及地理分布格局，建议吊石苣苔属的属下分类系统成立5个组，目前接受该属30种，1亚种，2变种，发现新物种2个。双花吊石苣苔的变种地位不成立，被归并入原变种。翅茎吊石苣苔的物种地位得到形态学和分子系统学的支持。圆苞吊石苣苔、桑植吊石苣苔和太鲁阁吊石苣苔建议处理为吊石苣苔的异名；河江吊石苣苔建议处理为细萼吊石苣苔的异名；龙胜吊石苣苔和毛叶吊石苣苔建议合并入原变种。