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卫矛科南蛇藤属（Celastrus L.）系统发育和生物地理学研究

卫矛科南蛇藤属（Celastrus L.）系统发育和生物地理学研究

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作者：朱艺璇北京林业大学

学位级别：硕士

南蛇藤属（Celastrus L.）隶属于卫矛目卫矛科,是卫矛科的模式属,全属共约30种,广泛分布于亚洲、大洋洲、南北美洲及马达加斯加,是研究物种形成机制、起源、扩散及世界生物地理格局的理想模式类群。虽已有形态学和分子系统发育研究,但... 详细信息

南蛇藤属（Celastrus L.）隶属于卫矛目卫矛科,是卫矛科的模式属,全属共约30种,广泛分布于亚洲、大洋洲、南北美洲及马达加斯加,是研究物种形成机制、起源、扩散及世界生物地理格局的理想模式类群。虽已有形态学和分子系统发育研究,但南蛇藤属与雷公藤属的关系及南蛇藤属内部分子系统发育关系与其分类系统不一致,历史生物地理格局不明。本研究使用2个核基因（ETS、ITS）和3个叶绿体基因（psb A-trn H、rpl16、trn L-F）共5个基因片段构建系统发育树,提供了迄今为止最全面的南蛇藤属分子系统发育关系,取样范围包括所有亚属、系和组,并涵盖了所有分布区。分子系统发育结果结合南蛇藤属与雷公藤属在花、果实和种子等形态特征上的明显差异,支持南蛇藤属为单系,与雷公藤属互为最近姊妹类群,;南蛇藤属内部可分为两个大分支,其中一个又可分为七个亚分支,这一结果与基于花性别、花序类型、种子数量等特征提出的南蛇藤属属下分类系统不吻合。本研究选取了7个较为稳定且区分度高的形态学性状进行祖先性状重建,结果表明南蛇藤属的祖先状态为关节上下部分果梗颜色相同,花序顶生兼有侧生、茎生,种子形状为椭圆形。本研究在获得高分辨率南蛇藤属系统发育的基础上,筛选可靠化石估算各分支分化时间并进行祖先地理重建,研究结果表明南蛇藤属于渐新世末期（24.78 Ma,95%HPD:22.21–26.99 Ma）起源于亚洲。在中新世早期（18.59 Ma,95%HPD:12.57–23.69 Ma）通过长距离扩散到达中南美洲。在中新世晚期（10.09 Ma,95%HPD:5.94–15.03 Ma）向南穿过里德克线（the Lydekker’s Line）扩散至大洋洲,然后进一步通过长距离扩散至马达加斯加（3.86Ma,95%HPD:1.17–7.25 Ma）;通过白令陆桥扩散到北美东部（8.17 Ma,95%HPD:4.65–11.70 Ma）。南蛇藤属和雷公藤属虽然都在同一时期起源于亚洲,但在物种多样性和分布范围上,南蛇藤属比雷公藤属更具多样性。南蛇藤属种子外有红色肉质假种皮这一关键形态特征可能大大提高了其进化的成功率。

关键词：生物地理学南蛇藤属分化时间长距离传播系统发育雷公藤属

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洲际间断分布的菝葜科基部类群穂菝葜的亲缘地理学研究

洲际间断分布的菝葜科基部类群穂菝葜的亲缘地理学研究

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生态文明建设中的植物学：现在与未来——中国植物学会第十五届会员代表大会暨八十周年学术年会

作者：陈晨祁哲晨 Marcus A.Koch 邱英雄傅承新浙江大学生命科学学院植物系统进化与生物多样性研究室

穗菝葜(Smilax asperaL.)为欧亚非洲际间断分布的旱生的硬叶常绿阔叶林常见藤本。本研究基于cpDNA(matK、atpB-rbcL和trnC-ycf6)、核糖体ITS片段和单拷贝核基因片段Agt1三种不同水平分子标记片段对其进行了系统发育和亲缘地理研究,得到... 详细信息

穗菝葜(Smilax asperaL.)为欧亚非洲际间断分布的旱生的硬叶常绿阔叶林常见藤本。本研究基于cpDNA(matK、atpB-rbcL和trnC-ycf6)、核糖体ITS片段和单拷贝核基因片段Agt1三种不同水平分子标记片段对其进行了系统发育和亲缘地理研究,得到如下主要结果:1)欧亚非分布的穗菝葜间断分布模式的形成原因。揭示了穗菝葜(***)是一个单系类群,分为两大地理谱系:环地中海谱系和东非-南亚(喜马拉雅)谱系。基于叶绿体片段BEAST分歧时间分析显示:环地中海谱系和东非-南亚(喜马拉雅)谱系在中新世中期(13.13Ma)开始分化。中新世中期,全球气候变冷导致亚热带常绿林退缩,***随该常绿林退缩后的分布范围发生了改变,形成环地中海和东非-南亚(喜马拉雅)间断分布模式。揭示东非-南亚(喜马拉雅)谱系内部的分化发生在中新世后期(6.11Ma)。BayesianMCMC祖先分布区重建表明,由于Saharan沙漠形成导致的地理隔离事件是***在环地中海与东非-南亚(喜马拉雅)地区间断分布式样的主要原因;结合Agt1系统发育分析,揭示了东非-南亚(喜马拉雅)谱系的祖先分布区为东非,中新世中期非洲与西亚形成的"啮齿象陆桥"为***向南亚迁移提供了可能。晚中新世到上新世期间,全球气温寒化和旱化促进了阿拉伯半岛的沙漠化进一步加强,最终导致了东非-南亚(喜马拉雅)之间的地理间断分布式样形成。2)穗菝葜环地中海谱系分化及群体历史动态。研究表明,环地中海谱系的西部与东部群体之间存在较大遗传分化,东西部群体可进一步划分为:西部的伊比利亚半岛、亚平宁半岛、东部的巴尔干半岛和小亚细亚半岛等四个次级谱系。叶绿体BEAST显示环地中海谱系在中新世(8.45Ma)开始分化,祖先分布区重建显示地中海西部是***在地中海地区的祖先分布区,墨西拿高盐事件引起的干旱和地质改变导致了东西部群体的地理隔离和谱系分化。上新世至更新世冰期和间冰期的周期性作用导致***反复发生片段化和扩张事件,最终形成地中海地区四个次级地理谱系。单倍型分析揭示四个地理谱系在环地中海地区南北之间没有显著的遗传分化,认为其原因在于穂菝葜果实为鸟类传播,鸟类在地中海南北岸之间的季节性迁徙为这种格局的形成提供了可能。

关键词：洲际间断分布穗菝葜地理隔离长距离传播亲缘地理 cpDNA ITS Agt1

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