瑞香狼毒的谱系地理结构及其对历史气候条件的遗传响应

第四纪冰期时青藏高原台面和中国北方地区并没有被大冰帽所覆盖，可能形成了众多的植物微型避难所，这必然影响植物的遗传结构与空间分布格局。瑞香狼毒是一种广泛分布于青藏高原、中国北方地区和云贵高原的多年生草本植物。本研究拟采集涵盖整个分布区的居群材料，利用叶绿体DNA序列和SSR分子标记研究瑞香狼毒的谱系地理结构，分析其单倍型的空间分布格局和时间上的出现顺序，追溯其在冰期-间冰期因气候变迁引起的迁移、扩散的方向和路线，检验冰期时青藏高原台面上、中国北方地区是否存在微型避难所，揭示其现代分布格局历史成因及其对第四纪冰期时气候震荡的遗传响应过程。通过这一具体类群的研究，为重建青藏高原及中国北方地区物种分布历史、理解物种演化历史与第四纪冰期气候变化之间的关系提供新的证据。

本研究共完成了58个瑞香狼毒居群、60个外类群的实验材料采集工作。开发完成12对SSR引物，并进行了相关的遗传参数的研究。完成对17个居群349个个体的遗传多样性分析，结果表明瑞香狼毒具有较高的遗传多样性和居群间遗传分化。物种分布区边缘的居群具有较低的遗传多样性，而位于分布区中部横断山区的居群则具有相对较高的遗传多样性。居群间的地理距离、地形条件对居群间形成的隔离以及弱飞行能力的蛾类或蝶类的传粉等是居群间发生较大遗传分化的主要原因。同时，群体指派分析表明瑞香狼毒分为两个大的“基因库”，其将北方的居群和南方的居群分为了两组。现存的居群可能经历过由横断山区向北、向西的扩散过程。. 通过利用ITS序列和psbA-trnH序列对部分居群的个体进行测序并分析。结果表明瑞香狼毒的遗传多样性(Ht =0.834)和遗传分化系数(Gst)值均较高，与分子标记结果一致。项目组根据单倍型的相关结果，探讨了瑞香狼毒的自身生物学特性包括种子传播方式、传粉方式，及生态环境因子如地形条件，及历史气候因素如包括第四纪冰期的综合作用对现有的居群的遗传多样性及遗传结构的影响。同时，第四纪冰期迫使中国北方如内蒙古高原及中国西部的青藏高原居群向南退却到横断山区域，汇聚了大量的基因型在其南部分布区。因此，多次隔离分化、及基因型汇聚过程形成了现存的居群在其分布区内南部区域具有较高的遗传多样性。在冰期后，由于瑞香狼毒在从南向北的扩散过程中，经历了瓶颈效应与奠基者效应的影响进而形成了北方的居群和西部如青藏高原台面的居群的遗传多样性较低的格局。. 本研究的结果表明，在第四纪冰期时，青藏高原台面、中国北方地区并没有形成瑞香狼毒的微型避难所。现存的中国北方的居群和青藏高原台面的居群均由其南部横断山区向北向西扩散而形成。通过这一具体类群的研究，将为更好地理解青藏高原及其邻近地区物种分布历史、及其与第四纪冰期气候变化之间的关系提供更多的证据。