十字花科鸟头荠族的分子系统学与生物地理学研究

	十字花科鸟头荠族的分子系统学与生物地理学研究; Molecular phylogeny and biogeography of tribe Euclidieae DC. in Brassicaceae
	陈洪梁
导师	孙航
学位专业	植物学
关键词	十字花科鸟头荠族系统发育生物地理
摘要	鸟头荠族（Euclidieae）是十字花科（Brassicaceae／Cruciferae）的一个大族，该族目前包括28属超过150种，主要分布在中亚至青藏高原-喜马拉雅-横断山地区。本论文通过分子系统学研究方法，重建了该族的系统发育关系，估算了该族的起源与分化时间，并结合地质历史与物种空间分布初步探讨了鸟头荠族的历史生物地理，主要研究内容及结果如下：1. 鸟头荠族的分子系统学研究通过核ITS片段（包含鸟头荠族28属82种）、3S（18S-ITS1-5.8S- ITS2-26S）序列（包含鸟头荠族16属45种）和叶绿体全基因组（包含鸟头荠族18属47种）三套数据，分别利用最大简约法、贝叶斯推导法和最大似然法，以该族所在的Clade E分支其它物种为外类群，重建了鸟头荠族系统发育关系。结果表明：（1）移除绒毛丛菔（Solms-laubachia lanuginosa），即绒毛宽果芥（Eurycarpus lanuginosus）后的鸟头荠族为单系类群，绒毛丛菔不属于鸟头荠族，应恢复宽果芥属（Eurycarpus）的属名，其在分类系统上位于须弥芥族（Crucihimalayeae）；（2）鸟头荠族内部可划分为5大分支，分别为cladeⅠ，cladeⅡ，clade Ⅲ，clade Ⅳ和cladeⅤ，其中cladeⅠ分支仅包括光籽芥属（Leiospora），为鸟头荠族的早出分支；clade Ⅱ分支包括安氏芥属（Anzhengxia）和簇芥属（Pycnoplinthus）；clade Ⅲ分支包括双脊荠属（Dilophia）、高原芥属（Christolea）、肉叶荠属（Braya）、鳞蕊芥属（Lepidostemon）、香格里拉芥属（Shangrilaia）和大香格里拉芥属（Metashangrilaia）共6属；clade Ⅳ分支包括糙涩芥属（Strigosella）、四齿芥属（Tetracme）、丝叶芥属（Leptaleum）和绵果荠属（Lachnoloma）共4属；cladeⅤ分支包括鸟头荠属（Euclidium）、鲁道夫芥属（Rudolf-kamelinia）、广义丛菔属（Solms-laubachia s.l.）、假蒜芥属（Sisymbriopsis）和假糖芥属（Rhammatophyllum）共5属；（3）肉叶荠属在基于核ITS和3S数据构建的系统发育树上是一个单系类群，但在基于叶绿体数据构建的系统发育树上分化为Braya Ⅰ和Braya Ⅱ两个分支，Braya Ⅱ分支仅包含红花肉叶荠（B. rosea）复合群，在系统树上与香格里拉芥属、大香格里拉芥属和鳞蕊芥属形成一小支，我们推测该复合群可能是跨属杂交的产物;（4）广义丛菔属、假蒜芥属和假糖芥属在系统树上互相嵌合形成SSR分支，在基于ITS数据构建的系统发育树上，假糖芥属5种（共7种）、假蒜芥属3种（共4种）嵌入广义丛菔属，在基于叶绿体基因组数据构建的系统发育树上，喀什丛菔（S. kashgarica）、线果丛菔（S. linearis）与假糖芥属形成一小分支，推测该SSR分支内部可能存在跨属杂交现象；（5）确认了先前发表的3个单种属，即安氏芥属、大香格里拉芥属和鲁道夫芥属的分类地位和系统位置，基于ITS数据的系统发育分析表明四齿芥属和念珠芥属（Neotorularia）为多系类群。综合形态学和分子系统学研究，我们发现了1个中国新纪录种、1个新种和6个潜在新分类群。新纪录种为发现于新疆阿克陶的Sisymbriopsis schugnana Botschantsev & Tzvelev（匍匐假蒜芥）；新种为发现于云南中甸的Solms-laubachia tianbaoshanensis H.L. Chen, Al-Shehbaz, J.P. Yue & H. Sun（天宝山丛菔）；6个潜在新分类群分别为发现于西藏亚东勒波拉的鳞蕊芥属居群Lepidostemon sp.，发现于云南中甸巴拉格宗、石卡山和亚贡山的丛菔属居群（记为Solms-laubachia sp. BSY），发现于云南中甸亚贡山的丛菔属居群（记为Solms-laubachia sp. Yagongshan），发现于四川得荣嘎金雪山的丛菔属居群（记为Solms-laubachia sp. Gajinshan），发现于四川九龙鸡丑山的丛菔属居群（记为Solms-laubachia sp. Jichoushan）以及发现于四川巴塘藏巴拉的丛菔属居群（记为Solms-laubachia sp. Zangbala）。此外，我们还发现广义丛菔属部分物种存在ndh基因丢失的现象，且大部分丢失了ndh基因的物种为横断山特有种。2. 鸟头荠族的生物地理学研究我们利用叶绿体78个CDS序列数据，采用BEAST软件估算了鸟头荠族及内部各分支起源和分化时间，结合地质历史与鸟头荠族物种现今地理分布范围，我们推测鸟头荠族在中新世早期（20.14 mya）起源于西亚到中亚一带，cladeⅠ分支起源于17.8 mya，cladeⅡ分支起源于14.51 mya，clade Ⅲ分支起源于13.37 mya，clade Ⅳ和cladeⅤ分支起源于10.5 mya，受限于有限的传播能力，目前该族大部分类群仍主要分布在起源地及邻近区域，但也有部分类群如广义丛菔属沿着喜马拉雅-青藏高原向东扩散到横断山地区，而肉叶荠属则从欧洲沿着中亚连续分布到东北亚和北美北部。
	2019-06
学位授予单位	中国科学院昆明植物研究所
学位名称	博士
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.kib.ac.cn/handle/151853/74005
专题	昆明植物所硕博研究生毕业学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	陈洪梁. 十字花科鸟头荠族的分子系统学与生物地理学研究, Molecular phylogeny and biogeography of tribe Euclidieae DC. in Brassicaceae[D]. 中国科学院昆明植物研究所,2019.

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十字花科鸟头荠究.pdf（8290KB）	学位论文		限制开放	CC BY-NC-ND	请求全文