菝葜复合种(Smilax china complex)是一个广布于东亚地区的多倍体复合种,其倍性复杂,形态多变,尤其是其广布核心种菝葜(S. china)的形态性状与其近缘种相互重叠交叉,且分布区也相互重叠,即使在野外也难于分类鉴定,而且其部分近缘种(如S. trinervula和S. biflora)的分类地位至今仍存争议。本研究在前人研究的基础上,运用根尖染色体压片和流式细胞技术对菝葜复合种的群体倍性及其地理分布规律进行了进一步的研究；用分子系统学的手段对菝葜复合种及其近缘种进行了系统发育重建,并采用综合分类学的理论与方法对菝葜复合种内的二倍体重新进行了物种界定；通过对广布种菝葜(S. china)不同倍性群体的谱系地理研究及可能参与其杂交多倍化过程的三脉菝葜(S. trinervula)和小果菝葜(S. davidiana)的分子系统学及群体遗传学分析,并结合地质学与古气候学提供的背景,探讨了菝葜复合种的起源、进化历史及广布种菝葜的多倍化过程。主要研究内容与结果如下：1.菝葜复合种整个分布区的野外补充调查采集从2009年开始,对菝葜复合种展开野外生境调查和DNA及染色体倍性分析材料的补充采集,野外调查地点几乎遍及除朝鲜半岛外的整个菝葜复合种分布区,补充采集了12个群体的DNA材料及26株活体植株；加上本研究室前期的积累,共有菝葜复合种材料7种1变种(含本研究所报道的2个新种)55个群体,华家池植物园共引种栽培菝葜复合种活体植株144株。2.菝葜复合种的染色体倍性基于染色体压片及流式细胞技术对菝葜复合种6种25个群体进行了研究,发现并证实菝葜复合种倍性变化复杂,存在二倍体、四倍体、六倍体、非整倍体等倍性,新报道了部分种和群体的染色体数目(S. china的湖北神农架／江苏宜兴／山东枣庄(SNJ/ZZ/YX)群体2n= 32; S. trinervula安徽天堂寨群体(TTZ)和日本滋贺群体群体(ZH) 2n= 64 (4X),浙江磐安群体(PA)和江西云居山群体(YS)2n＝32:S. biflora的屋久岛群体(WJ)2n=32(2X),奄美大岛群体(AM)2n=60；进一步结合形态和分子系统学研究结果确定分布于奄美大岛S. biflora群体(2n=60)为不同起源的、尚未被描述过的新种；发现S. trinervula也具有二倍体和四倍体两种倍性,长江以南向西到贵州的群体都为二倍体,长江以北的大别山区以及日本的群体为四倍体。3.菝葜复合种的系统发育及物种组成基于4个cpDNA片段(matK、rbcL、trnS-trnG、psbA-trnH)、核基因ITS序列和单拷贝核基因agt1序列,对21个种47个群体共80个体,以S. glabra和S. corbularia为外类群进行了系统发育和分歧时间分析,证实菝葜复合种为一单系类群(cpDNA:BS=95/92; ITS:BS= 65/58; agt1:BS= 57/-),明确了S. ferox、 S. polycolea、S. lebrunii及S. glaucochina不是菝葜复合种的成员；结合综合分类学方法确定菝葜复合种的成员包括：菝葜(S. china L.)、琉球菝葜(S. china var. kuru Sakag.ex Yamam.)、奄美菝葜(S. amamiana ZS.Sun et P. Li, sp. nov.)、双花菝葜(S. biflora Siebold ex Miq.)、小果菝葜(S. davidiana A.DC.)、微齿菝葜(S.microdonta ZS.Sun & CX. Fu, sp. nov.)、南投菝葜(S. nantoensis T.Koyama)和三脉菝葜(S. trinervula Miq.),支持属下建立菝葜组(Sect. china)。4.广布种菝葜的谱系地理学研究基于分子系统学和谱系地理理论,筛选了cpDNA 4个片段(matK、rbcL、 trnS-trnG、psbA-trnH)和ITS序列对广布种菝葜(S. china)分布于中国大陆、中国台湾岛、日本本岛、日本琉球群岛及朝鲜半岛的共25个群体,三脉菝葜(S.trinervula)分布中国大陆和日本本岛的7个群体以及分布中国大陆的小果菝葜(S.davidiana)6个群体进行了谱系地理研究,并结合化石证据分析了菝葜复合种的群体进化历史,得到结果如下：1)菝葜复合种起源于中新世早期(18.07 Ma)；2)菝葜复合种约在中新世中期(12.53 Ma)分化为CJK(中国-日本-朝鲜半岛)谱系和Chi(中国华南-西南)两大谱系,中新世东亚季风气候形成对两大谱系的分化有重要影响；CJK谱系在10-7 Ma又进一步分化为四个分支(CJK 1-4),而Chi谱系约在7-5 Ma进一步分化为三个分支(Chi 1-3)；3)中新世末期至上新世时,长江中下游地区的气候干旱化可能促进了Chi谱系内一些二倍体种的分化；4)第四纪冰期东海陆桥的出现促进了S. trinervula和S. china CJK2谱系在中国和日本/朝鲜半岛区系间的迁移：S. trinervula的祖先类群从长江中下游地区向东迁移到日本,而S. china的CJK2谱系正好相反,从日本东南部向朝鲜半岛、山东半岛和长江中下游地区扩张；研究结果支持东海陆桥的通道作用对于不同的物种是不同的：5)从cpDNA和ITS单倍型分析揭示菝葜复合种的多倍体是多地多次起源的,不同进化谱系的多倍体群体的起源时间有较大差异,化石证据表明有些谱系的多倍化(如CJK1谱系)可能早在上新世就已经发生了；6)cpDNA和ITS单倍型分析均表明S. davidiana和S. trinervula参与了广布种菝葜(S. china)的多倍化,证实杂交多倍化在菝葜复合种六倍体的形成过程中发挥了重要作用,中国东部地区的六倍体很可能是菝葜复合种的早期二倍体群体加倍后与S.trinervula杂交形成的。5.菝葜复合种的物种形成模式综合菝葜复合种的系统发育和谱系地理研究,探讨了东亚的地质历史的变迁和气候变化对菝葜复合种的物种形成的影响,认为菝葜复合种内至少存在边域物种形成、静域物种形成、杂交和多倍化等物种形成模式。分布于屋久岛的双花菝葜(S. biflora)和台湾岛的南投菝葜(S. nantoensis)均系典型的岛屿物种,研究结果揭示他们分别是从日本本岛的三脉菝葜(S. trinervula)和中国大陆的小果菝葜(S. davidiana)衍生出的物种,符合边域物种形成的特点,东亚地质历史上的海退和海侵造成的大陆和大陆邻近岛屿的连接和隔离,很可能促进了这一成种过程。分布于奄美大岛的奄美菝葜(S. amamiana)在菝葜复合种内具有2n=60的染色体数,其染色体数目的变异很可能促进了这一物种与复合种内其它物种的隔离,即属于静域物种形成的范畴。本研究证实了杂交和多倍化在菝葜复合种的物种形成过程中发挥了重要作用。研究揭示仅分布于琉球群岛的两个岛屿种：屋久岛的双花菝葜(S. biflora)和奄美大岛的奄美菝葜(S. amamiana)来自不同的遗传谱系,其相近的形态特征(矮化、叶较小、卷须退化、花序仅有1-2朵花等),是由于适应岛屿生境而平行进化的结果。6.菝葜复合种的分类处理基于形态、染色体、分子及地理分布数据,运用综合分类学和谱系地理学理论对菝葜复合种的所有二倍体种／群体进行物种界定和分析,解决了部分分类上存在争议类群的分类地位。研究发现了两个未被描述过的新种：奄美菝葜(S.amamiana ZS. Sun & P. Li, sp. nov.)和微齿菝葜(S. microdonta ZS. Sun & CX. Fu, sp. nov.),通过对新发现的物种与菝葜复合种内的其余二倍体物种的比较(形态、染色体、遗传分化、地理分布),对新种进行了分类处理和描述。最后确定菝葜复合种的分类体系为：菝葜属Smilax L., Sp. P1. 2:1028.1753.菝葜亚属subgen. China P.Li & C.X.Fu菝葜组sect. ChinaT.Koyama(1)奄美菝葜Smilax amamiana Z.S.Sun et P. Li sp. nov.(2)双花菝葜Smilax biflora Siebold ex Miq.(3)菝葜Smilax china L.硫球菝葜S. china var. kuru Sakag. ex Yamam.(4)小果菝葜Smilax davidiana A.DC.(5)微齿菝葜Smilax microdonta Z.S. Sun & C.X. Fu, sp. nov.(6)南投菝葜Smilax nantoensis T.Koyama(7)三脉菝葜Smilax trinervula Miq.