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热带亚洲与热带美洲植物间断分布成因研究—以豆科红豆属为例

批准号:
32070229
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
段磊
学科分类:
植物分类学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
段磊

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
热带亚洲与热带美洲植物间断分布是最古老和最复杂的地理分布格局之一,其形成机制与演化历史对植物区系地理学、历史生物地理学等基础领域的研究至关重要,却长期被相关学界所忽视。该区域复杂的古环境历史导致了间断植物类群的起源与演化模式不尽相同,有必要对其进行范例研究。豆科红豆属约130种,是热带亚洲-热带美洲植物间断分布型的代表类群之一,其属内系统发育关系与时空演化历史尚不明了。本项目拟采用改良版Hyb-Seq高通量测序法获取大量低拷贝核基因与叶绿体基因组,重建红豆属的属内系统发育框架;以此为基础,结合分子钟法与可靠的化石记录,推测该属的起源、分化时间与祖先分布区;并整合分子证据与生态位建模分析,探讨红豆属内一珍稀濒危物种—花榈木—的谱系地理学问题,作为对属级生物地理学研究的补充与加强。本项目以红豆属为例,探讨热带亚洲与热带美洲植物间断分布的成因,并为跨太平洋热带、亚热带植物区系的演化研究提供参考。
英文摘要
Tropical Asian-tropical American disjunction is one of the oldest and the most complex distributional patterns in plants, of which formation and evolutionary history are vital to the fundamental studies on floristics, historical biogeography, etc. But such pattern was less concerned by phytogeographers. The complicated paleoenvironmental history of the tropical Asian and tropical American regions resulted in various origins and evolutionary patterns for the plant lineages with disjunct range in this region, case studies are thus necessary. Ormosia (Leguminosae), containing ca. 130 species, is one of the representatives of tropical Asian-tropical American disjunct plant taxa, its infra-generic phylogenetic relationships and spatiotemporal history are so far unclear. This study will apply improved Hyb-Seq approach of next-generation sequencing to obtain hundreds of low-copy nuclear genes and the chloroplast genome for each species to infer the infra-generic phylogeny of Ormosia; based on the phylogenetic framework, we will estimate the origin-divergence times and ancestral areas of this genus with the integration of the molecular clock results and reliable fossil records; by reconciling the molecular evidence and the ecological niche modeling analyses, we will also investigate the phylogeography of a rare and endangered species, Ormosia henryi, to reinforce the reliability of the generic biogeographical study of Ormosia. Taking Ormosia as an exemplification, this project plans to explore the formation of the tropical Asian-tropical American disjunction in plants. The results can provide a reference to the future studies on the amphi-Pacific evolutionary history of the global tropical/subtropical florae.
热带亚洲与热带美洲植物间断分布是最古老和最复杂的地理分布格局之一,其形成机制与演化历史对植物生物地理学等基础领域的研究至关重要,却长期被相关学界所忽视,有必要对其进行范例研究。豆科红豆属是热带亚洲-热带美洲植物间断分布型的代表类群之一,其属内系统发育关系与时空演化历史尚不明了。本项目采集到了本属全球130种中的93种为材料,通过深度二代测序来获取高质量的单拷贝核基因和叶绿体基因组,并采用串联法和溯祖法分别建树。系统发育分析表明该属分为三大支:旧世界支系I、旧世界支系II和新世界支系,这三大支间未发生核质冲突或基因树冲突,也未检测到网状进化和基因组加倍事件。时空进化分析发现,红豆族干类群出现于距今52 Ma(百万年前)的热带南美洲地区,而红豆属的冠类群开始分化于48 Ma的东亚和中南半岛地区,该时期大致符合早始新世气候最优期,其高温环境可能有利于红豆属这样的喜热类群分化。在开展本项目的花榈木研究时发现,该红豆属物种的基因组大小为近缘物种的2倍,较为罕见,于是对其全基因组进行了高精度三代测序、组装和注释,以便于后期探究其基因组巨大化的成因。除红豆属外,本项目通过二代测序还对豆科甘草属、紫藤族和黄耆族进行了研究。关于甘草属,分析结果发现中亚特有的三叶甘草属应被并入甘草属,由此该属包含13个种;而其姊妹群假甘草属为西亚安纳托利亚高原特有,仅含2种;重要指标化合物甘草酸在该属中独立起源两次。其次,本项目在紫藤族的相关研究中发现一新属—毛鸡血藤属,时空演化分析显示紫藤族起源于晚始新世的中国南部与中南半岛,其中紫藤属在中中新世通过白令陆桥迁移至温带北美洲,而Austrocallerya通过位于马来群岛的华莱士区迁移至大洋洲。再者,黄耆族的属间关系研究认为该族应包含16属:黄耆属、Biserrula、Carmichaelia、Clianthus、鱼鳔槐属、无叶豆属、Erophaca、Lessertia、Montigena、棘豆属、蔓黄耆属、Podlechiella、Smirnowia、苦马豆属、Streblorrhiza、Swainsona。
始新世-渐新世之交全球变冷影响常绿阔叶林植物演化机制研究—以豆科三族为例
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    15.0万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    段磊
  • 依托单位:
豆科甘草属分子系统发育与生物地理学研究
  • 批准号:
    31600162
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    段磊
  • 依托单位:
国内基金
海外基金