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四照花亚属(Cornus subg.Syncarpea)隶属于山茱萸科山茱萸属,可分成落叶组和常绿组,主要分布在亚州东部地区。虽然种类不多,但由于不同学者对形态性状给予的权重的不同,该亚属物种数目和种间分类界限一直存在争议。本研究希望通过对四照花亚属nrDNAITS序列致同进化不完全现象的深入分析,解释形态分类难以描述物种界限的原因,并提出可能的解决办法。
另外,以前的生物地理学研究大多集中于濒危的或某些地区特有的物种,且这种研究大部分是在物种水平上进行的,亚属或属级水平上类似的研究相对较少。四照花亚属是一种在中国地区南北广泛分布的类群,该类群物种分布的生境差别很大,因此对该类群的系统地理学研究有助于加深对中国地区植物应对第四纪气候变化的响应策略的理解。本研究基于cpDNA基因间隔子和内含子区域对四照花亚属中国所有种的系统发育学和生物地理学进行研究,目的在于揭示该亚属在中国遗传多样性分布格局、进化中心及不同组之间的进化关系。
主要研究结果如下:
1.通过nrITS区序列分析发现,四照花亚属nrDNAITS序列基因组内存在致同进化不完全现象,每个物种基因组至少含有两种类型的nrDNAITS拷贝,且可能存在假基因。
2.nrDNAITS序列系统发育分析结果表明,四照花亚属不同物种相同类型的序列比同一物种基因组内不同类的拷贝之间的进化关系更近,说明致同进化不完全可能来源于种间自然杂交或多倍化现象。这些现象也可能是导致该亚属形态分类学存在争议的根源。
3.假基因在系统发育树上与功能序列独立成支,说明该类群中假基因的起源时间较早,可能起源于亚属物种形成之前。
4.通过序列比对发现,四照花亚属两个叶绿体片段长度1362-1523bp,其中尖叶四照花存在154bp的大片段插入/缺失。整个亚属存在79个多态性位点,可分成54种单倍型。其中,香港四照花和四照花的遗传多样性最高,尖叶四照花遗传多样性最低。四照花和香港四照花各有一种广泛分布的单倍型可能为该亚属的原始单倍型。
5.秦岭山脉和神农架地区可能是四照花第四纪冰期的避难所,且冰后期该物种可能发生过种群的扩张,居群间存在明显的基因流。而靠南分布的香港四照花、头状四照花和尖叶四照花居群间没有明显的基因流,麻栗坡和贵州龙安可能是香港四照花的冰期避难地。