摘要
紫荆属（CercisL.）隶属于豆科（Leguminosae）紫荆亚科（Cercidoideae），为北半球洲际间断分布类群，东亚为该类群的主要分布区和可能的地理起源分化中心，因此是研究北半球洲际间断分布格局形成机制与探讨东亚类群在分布格局形成过程中作用的理想材料。本研究多方面渠道获取与筛选紫荆属分布点数据，实地采集东亚、中亚、南欧和北美的类群，以第二代测序技术简化基因组GBS方法为主，结合叶绿体基因组数据，重建紫荆属系统发育关系，检测紫荆属群体遗传多样性和群体遗传结构，探讨其群体进化历史，揭示物种形成和分化时间，从而探明东亚类群在间断分布格局形成过程中的作用和地位，进而阐明该属间断分布地理格局的形成机制及物种进化历史。本文主要研究结果如下： 1.基于生态位模型预测紫荆属潜在适生区 本研究收集和筛选紫荆属9个物种2个变种的分布点信息，结合末次间冰期、末次盛冰期、全新世中期和现代的环境变量数据，利用生态位模型Maxent软件进行潜在适生区预测。结果表明紫荆属在各地理区域具有多个冰期避难所，影响各类群地理分布的重要环境影响因子各有不同。其中，适应干旱环境的革氏紫荆（CercisgriffithiiBoiss.）的分布格局主要与降水量有关，而广布种湖北紫荆（CercisglabraPampan.）和紫荆（CercischinensisBunge.）的重要环境影响因子涉及范围较广，可能与其分布范围较广、适应性强有关。 2.紫荆属的系统发育关系 基于GBS数据和叶绿体基因组数据，重建紫荆属系统发育关系。结果表明，东亚的类群处于基部位置，中亚、北美和南欧的类群聚成一起。在东亚的类群中广西紫荆（CercischunianaMetC.）最早分化。垂丝紫荆（CercisracemosaOlivar.）与湖北紫荆聚成一支，各自并非单系，表明两者间可能存在基因渐渗或杂交。叶绿体基因组和GBS数据的系统发育分析结果有所不同，其中在南欧紫荆（CercissiliquastrumL.）分支中的来自南岭的黄山紫荆（CercischingiiChun.）可能发生了叶绿体捕获或受到人工栽培引种的影响，导致叶绿体基因组数据无法正确揭示其系统发育位置。中亚、北美和南欧之间的系统发育关系也不确定，这样有可能与叶绿体基因组母系遗传的特性相关。 3.紫荆属的历史生物地理学 基于GBS和叶绿体基因组数据，在系统发育的框架下，进行紫荆属历史生物地理学分析。结果表明紫荆属在东亚具有以下四个遗传多样性中心，包括南岭山地、罗霄山脉和东部山地。生态位模型也支持紫荆属在东亚具有多个冰期避难所。通过分化时间估算及祖先区域推测，同时结合地质历史事件和冰期气候波动、化石记录等，我们推测紫荆属自东亚起源与分化，分别通过白令陆桥与陆地迁移扩散到北美与中亚，北美类群则通过大西洋陆桥到达南欧。从中新世中期开始，由于中新世变冷事件、晚中新世干旱事件以及墨西拿盐度危机的多个地质气候事件的发生，导致各地理区域发生隔离，从而形成了东亚-中亚-南欧-北美的间断分布生物地理格局。 4.广西紫荆群体进化历史 基于GBS数据对广西紫荆（C.chuniana）进行群体进化历史分析。广西紫荆沿中国南部山脉呈现由东向西的地理分布特征，其群体主要分布于东部山地、武夷山脉、罗霄山脉和南岭地区。基于系统发育分析、群体遗传学分析，并结合地质历史事件和冰期气候波动，我们推测广西紫荆的冰期避难所位于南岭地区、罗霄山脉和武夷山脉。祖先区域重建的结果显示，广西紫荆祖先区域为东部山地的铜铃山。同时，由于主要山脉的地理隔离，广西紫荆各群体之间存在隔离分化。其中罗霄山脉的井冈山和南岭大东山的形成在群体进化过程当中起地理屏障作用，说明隔离分化机制是广西紫荆遗传多样性空间分布格局形成的主要原因。利用物种分化时间分析，广西紫荆群体的隔离分化事件大约发生于中新世早期的庐山-大姑间冰期。
NETL