云南野生常绿杜鹃的二倍体杂交物种形成及种群进化研究

Natural hybridization plays an important role in plant speciation. There are many hybrid phenomenons of Rhododendron species in the wild place. And there is no strict genetic isolation between many species of the genus, the natural hybrid speciation is an important way of the Rhododendron specieation. Our study accordance to the principles of population biology and research the four Rhododendron species which growing in the 7 hybrid zones. We analysis the geographic distribution, population ecology, and morphological characters, and using methods of molecular biology, such as ITS and WAXY sequence, and the trnL-F, rpl16 and trnS-trnR sequence, and SSR markers, and reveal the population evolution in different geographic locations and genetic relationship among the four Rhododendron species, and understanding the phylogenetic relationships of Rhododendron populations, and reveal the impact on the population's status, in order to do some contribution to speciation and evolution of Rhododendron species and taxonomic revision , and provide a scientific basis research for the rhododendron species in Yunnan, China.

自然杂交在物种形成中起着重要作用。杜鹃属植物在自然界杂交现象普遍，属内的许多种之间没有严格的遗传隔离，自然杂交物种形成是杜鹃属植物物种形成的一个重要途径。本项目按照居群生物学的原理，以分布7个杂交区的四种杜鹃花为研究对象，通过地理调查范围、居群生态学、形态学性状分析，借助分子生物学方法核基因序列ITS和WAXY序列、叶绿体基因序列TrnL-F、rpl16 和trnS-trnR 序列、SSR分子标记手段，从系统进化角度分析4个种内不同地理位置居群的进化遗传关系，认识该分布范围内的杜鹃种及种群的系统进化关系，揭示种群系统性过程和随机化过程对种群现状的影响，为杜鹃属物种形成与进化，以及分类学修订作出贡献，为云南野生杜鹃花资源研究与利用提供科学依据。

本项目以分布在云南省和贵州省7个杜鹃花自然杂交区域的四种杜鹃花为研究对象，进行了地理调查范围、居群生态学、形态学性状分析，分子生物学方法，从系统进化角度分析了4个种内不同地理位置居群的进化遗传关系。研究表明，四种杜鹃花在云南和贵州呈现不同的分布样式，在云南，四种杜鹃花的分布呈现明显的海拔梯度，马缨杜鹃分布最广，可从海拔1800米到海拔3000米以上，大白杜鹃，分布在海拔2000米左右，迷人杜鹃和露珠杜鹃，分布在海拔较高的地方，大约从海拔2000米至3000米，集中分布在2800米左右。而在贵州百里杜鹃，四种杜鹃花集中分布在海拔1500米左右，并没有清楚的分布界限。在云南，几种杜鹃呈现零星分布状态，而在贵州百里杜鹃，则呈现集中分布状态。两省土壤均为酸性红壤。云南和贵州分布的这几种杜鹃花均呈现壮年，仅发现马缨杜鹃在师宗菌子山有少量衰老植株，而两省杜鹃林下均无小苗生长。从形态学分析和分子生物研究表明，迷人杜鹃实际可能并不是一个完全意义上的种，它可能是马缨杜鹃、露珠杜鹃和大白杜鹃之间的杂交后代群。这个杂交后代群，在云南和贵州两省，表现出不同的表型，推测可能是受到不同生长环境的影响，在云南生长的杜鹃花杂交后代，大部分生长在较原始的杂木林中，很少受到人为的干扰，杂交后代多为F1代。而贵州百里杜鹃，从上世纪50年代，就受到严重的人为干扰，上层林木被砍伐，导致杜鹃花迅速生长成为上层树种，形成壮观的百里杜鹃景观，从而使得杜鹃花之间相互杂交，并回交，产生了F2代杂交种。同时项目研究还证实了在贵州百里杜鹃自然保护区，马缨杜鹃、皱叶杜鹃和露珠杜鹃三者之间的相互杂交现象，形成不同形态的杜鹃杂交后代。本项目研究结果可为杜鹃属植物的起源与分化积累的研究基础，提供分类学意义，同时可为杜鹃花新品种培育提供新思路。