广西乐业大石围天坑群种子植物区系研究

广西乐业大石围天坑群(以下简称大石围天坑群)是最典型的塌陷型天坑群。该研究采用样线法和样方法对大石围天坑群的种子植物进行了实地调查,并结合已有资料综合分析了大石围天坑群种子植物区系特征。结果表明:大石围天坑群野生种子植物丰富,有137科445属863种;在科级和属级水平上,地理成分以热带成分为主,中国特有成分相对贫乏;与热带区系的联系主要以泛热带成分为主,与温带区系的联系主要以北温带成分为主;大石围天坑群的热带科和温带科之比以及热带属和温带属之比,均小于中国乐业-凤山世界地质公园,其种子植物区系更能反映该地区过去植物组成的"原貌",即温带成分比例过去的比现代的高,是全球气候变暖的有力证据:天坑群保育了82种珍稀濒危植物,包括30属67种野生兰科植物,是现存珍稀濒危植物的"避难所"。     

避难所对七星瓢虫捕食桃蚜功能反应的影响

自然情况下的捕食是以植物为中介发生的。作者采用植物模型作为捕食环境,测试了单纯的物理因素(避难所)对七星瓢虫Coccinella septempunctata L.捕食桃蚜Myzus persicae(Sulzer)的功能反应的影响。结果表明,避难所的存在能造成七星瓢虫捕食量和捕食率极显著下降,对雄虫的影响显著比雌虫强,且在中等猎物密度时影响更为突出。Logistic回归分析发现,七星瓢虫雌虫和雄虫无论避难所是否存在,功能反应类型均为HollingⅡ型。避难所不存在的情况下,雌、雄成虫的圆盘方程分别为N a=1.0259 N0/(1+0.003078 N0)和N a=0.9246 N0/(1+0.002127 N0),避难所存在的情况下,其圆盘方程分别为N a=0.9500 N0/(1+0.00342 N0)和N a=0.6463N0/(1+0.002262 N0)。避难所的存在能导致两性成虫瞬时攻击率极显著下降,但仅雄虫处置时间极显著延长,说明雄虫在环境异质性较高时捕获猎物更困难。     

基于叶绿体微卫星研究鄂报春谱系遗传结构

鄂报春Primula obconica作为一种广泛栽培的园艺植物,其野生居群的遗传多样性及遗传结构的研究还少见报道。本文通过叶绿体微卫星分析了17个鄂报春野生居群(共278个个体),共发现4个多态性位点(16个等位基因),得到14个单倍型。结果表明鄂报春具有很高的总基因多样性(HT=0.971)和极低的居群内基因多样性(HS=0.028);分子方差分析(AMOVA)显示98%的变异存在于居群间。这些结果说明早期的生境片断化及有限的种子传播能力是造成当前遗传结构的重要原因。Nst值显著大于Gst值,表明关系相近的单倍型会出现在相同的地区内,同时最小生成树(MST)的分析结果证实了这样的结论。我们在最小生成树的两个组中推断出一些古老单倍型,并推测在冰期时湖北和我国的西南地区可能是该物种的避难所。     

喜马拉雅-横断山区优越虎耳草谱系地理学研究

利用叶绿体DNA非基因编码区rpl20-rps12和trnL-trnF作为分子标记,对喜马拉雅-横断山区优越虎耳草13个居群151个个体进行谱系地理学研究,旨在揭示优越虎耳草现有的遗传结构及其演化历程。共检测到19个单倍型,其中63%的单倍型为居群特有单倍型。研究还发现,优越虎耳草居群总的遗传多样性较高（H_t=0.868）,居群内平均遗传多样性较低（H_s=0.466）。分子变异分析（AMOVA）表明,优越虎耳草居群57.37%的遗传变异来自居群内,居群间遗传变异为42.63%。居群遗传分化系数N_st大于G_st（N_st=0.463,G_st=0.438,P>0.05）,但不显著,表明优越虎耳草在其整个分布范围内没有明显的谱系地理结构。中性检验结果表明,Tajima's D为负值（-1.348 32,P>0.05）而Fu's F_s*为正值（18.915 72,P>0.05）,但均不显著,结合歧点分布分析发现该物种在整个分布范围内未经历过居群扩张。此外,在本研究中优越虎耳草遗传多样性和核苷酸多样性较高的居群及大量特有单倍型在整个分布范围内随机分布,符合"微型避难所"假说。优越虎耳草居群在冰期可能随气候波动而发生分布范围的不断变化,最终在相互隔离的"高山岛屿"中发生异域分化,导致大量特有单倍型产生。因此,推测优越虎耳草与其生境中的乔木和灌木可能具有相似的谱系地理历史,它们可为优越虎耳草提供微型避难所而使之在冰期时保留下来。     

基于叶绿体DNA trnL-F序列研究肋果沙棘的谱系地理学

由于青藏高原的地理效应,第四纪冰期气候的反复变化应对现今该地区生物的地理分布及其居群遗传结构产生重大影响。肋果沙棘Hippophae neurocarpa是青藏高原地区的一个特有种,根据叶上的附属物（星状鳞毛或者鳞片状鳞毛）分为两个亚种：肋果沙棘亚种subsp.neurocarpa和密毛肋果沙棘亚种subsp.stellatopilosa。依据母系遗传的叶绿体DNA片段对该物种谱系地理学进行研究不仅能阐明该物种冰期避难所,而且对于理解两个亚种的母系分化也具有重要意义。共对两个亚种14居群的70个个体的trnL-F序列进行了测序,共发现8种单倍型,其中5种单倍型出现在肋果沙棘亚种中,4种出现在密毛肋果沙棘亚种中,两个亚种共享一种单倍型。种内谱系分化与两个亚种形态上的分化不一致。嵌套进化分支把8种单倍型分为三支：一支为肋果沙棘亚种,其他两支中两个亚种单倍型嵌套组成,且肋果沙棘亚种处于进化末端。我们的研究结果还表明肋果沙棘在冰期可能在高海拔地区存在多个避难所,并且存在来自避难所的邻域扩张。     

孑遗植物裸果木历史分布格局模拟及避难区研究

裸果木(Gymnocarpos przewalskii)是国家一级保护植物,亦是古地中海第三纪孑遗成分。该文基于Maxent模型结合ArcGIS预测裸果木种群自冰期以来的分布变化、影响种群分布的主导气候因子及气候避难所位置。结果表明:随历史气候的变迁裸果木由末次间冰期经末次盛冰期进入全新中期,分布区面积呈现显著下降的趋势,而适应区面积呈先降低后增加趋势。目前主要分布于新疆中西部、甘肃河西走廊中部、玉门关以西北缘、内蒙古西部及宁夏北部等地。因祁连山山脉、阿尔金山山脉、昆仑山山脉及贺兰山山脉的阻挡,冰期在甘肃的河西走廊(疏勒河、党河流域)、玉门关西北缘(哈密)、内蒙古西部(雅布赖)及新疆(塔里木)等盆地形成了部分避难区。采用刀切法筛选出影响种群分布变化的4个主导因子及变化区间,即年降雨量变化范围为64.49~116.36mm、最湿季度降雨量变化范围为35.99~72.82mm、最冷季节温度变化范围为-13.31~-8.18℃及年均温变化范围为6.20~7.31℃。相对于温度的影响,水分对种群分布的影响更大。     

基于AFLP分析的伯乐树(Bretschneidera sinensis)谱系地理学研究

伯乐树（Bretschneidera sinensis Hemsl.）是主要分布于中国的濒危物种。采用AFLP分子标记对分布于中国11个省的24个伯乐树居群192个个体进行谱系地理学研究。结果显示,伯乐树有相对较高的遗传多样性水平,基因多样性指数（He）和Shannon指数（Ⅰ）分别为0.2728和0.4070。伯乐树居群间的遗传分化远大于居群内遗传分化,遗传分化系数G_ST=0.7138,基因流N_m=0.2005。通过聚类分析、STRUCTURE分析和BAPS分析发现,24个伯乐树居群可形成4大地理居群组和进化谱系;云贵高原东部地区居群遗传多样性较高,可能是伯乐树在中国的扩散中心和冰期避难所,伯乐树在冰期后由此向外进行居群扩散;南岭地区各居群遗传多样性水平普遍高于其他地区,与邻近地区各居群的亲缘关系较近,可能为伯乐树演化历史上的另一个冰期避难所。     

青藏高原特有植物露蕊乌头（毛茛科）从冰期避难所扩张后繁殖资源分配的变化

物种分布范围的形成是进化生态学研究的基本问题之一。但植物的资源分配策略是否与物种边界形成有关一直没有相关研究。青藏高原特有植物露蕊乌头在末次最大冰期时有4个避难所,但冰期后只有一个避难所的种群发生了扩张并最终形成了现代分布格局。以露蕊乌头的避难所种群（同仁种群）和扩张后邻近分布区边缘的两个种群（兴海种群和海北种群）为研究对象,通过比较避难所种群和边缘种群的资源分配方式,探讨露蕊乌头的资源分配与该植物分布区及边界形成的关系。结果发现：1）兴海和海北种群的营养结构（包括根、植株高度和茎叶生物量）均显著低于同仁种群．海北种群的繁殖结构（花数量和花生物量）显著低于同仁和兴海种群,但海北和兴海的繁殖分配均显著高于同仁种群;2）3个种群的繁殖资源与个体大小呈现显著的正相关关系,投入到繁殖资源的比例（繁殖分配）与个体大小呈显著的负相关关系。对露蕊乌头的研究结果一方面进一步证明了个体大小依赖的繁殖分配,但不符合“植物开始繁殖必须达到一定的大小（阈值）”这一结论,这可能与露蕊乌头的生活史特征有关：而另一方面,露蕊乌头在扩张过程中逐渐增加了对繁殖资源投资的比例,说明胁迫生境中有性繁殖对该植物具有更为重要的意义,且露蕊乌头在扩张过程中可能逐渐实现繁殖产出最大化,并可能在边缘种群实现最优繁殖分配进而最终形成该物种分布区的边界,但这一结论仍需在更多的植物类群中验证。     

青藏高原及其毗邻山区蒙古绣线菊谱系地理学研究

以青藏高原及其毗邻山区的蒙古绣线菊23个居群324个个体为研究对象,选取叶绿体DNA非编码区trnL-trnF和rps15-ycf1片段对蒙古绣线菊进行谱系地理学研究。结果表明:(1)该研究区域中蒙古绣线菊亲缘关系相近的单倍型多发生于同一居群中,存在着明显的谱系地理学关系。(2)所检测得到的35个单倍型中,大约71.4%是居群内特有的单倍型,而出现频率最高的H1是最古老的单倍型,贝叶斯分析和单倍型简约网状图显示35个单倍型聚为地理分布范围各不相同的3个分支。(3)歧点分布分析得到分布图呈多峰曲线,说明蒙古绣线菊居群在较长的时间内发展稳定,没有经历突然的近期扩张。(4)BEAST分析结果显示,在45Mya左右开始出现蒙古绣线菊的谱系分支的分化。研究认为,蒙古绣线菊在青藏高原及其毗邻山区可能至少存在3个冰期避难所,其在青藏高原及其毗邻山区的分布格局主要是第四纪冰期-间冰期气候动荡、青藏高原隆升的共同作用的结果。     

药食同源植物薤白的谱系地理学研究

对我国14个地区的药食同源植物薤白（Allium macrostemon）的叶绿体基因片段（psbA-trnH、rps16和trnL-F）与核基因片段（ITS）进行测序分析,揭示薤白的遗传变异分布式样、单倍型地理分布格局,并推断其在第四纪冰期的避难所。结果表明：薤白叶绿体基因（cpDNA）遗传多样性低于核基因（nrDNA）遗传多样性（cpDNA：H_T=0.868;nrDNA：H_T=0.890）。cpDNA和nrDNA的分子变异分析（AMOVA）结果显示：薤白遗传变异主要发生在居群间（cpDNA：92.84%;nrDNA：98.40%）,存在遗传分化（cpDNA：N_st=0.918,G_st=0.866,F_st=0.928;nrDNA：N_st=0.984,G_st=0.855,F_st=0.984）,且N_st均大于G_st,表明该物种具有明显的谱系地理结构。在薤白居群中,共检测到11个叶绿体单倍型和14个nrDNA基因型;单倍型网络图及地理分布图表明,叶绿体单倍型H3、核DNA基因型H1频率最高,位于网络结构图的中心位置,可能为古老单倍型。此外,冰期避难所假说认为遗传多样性高、拥有古老单倍型和较多特有单倍型的区域可能是该物种的冰期避难所,因此推测薤白在第四纪冰期时可能在大盘山、天水和通化地区存在多个冰期避难所。这些分析可为类似草本植物的进化提供参考,丰富对东亚草本植物分子系统与生物地理学的认识。