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沙漠孑遗植物唐古特白刺的种群遗传结构、区域分化和动态历史研究

批准号:
32060235
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
尉秋实
依托单位:
学科分类:
生态学理论与方法
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
尉秋实

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
极端环境下物种遗传分化和种群动态历史的研究是近年来进化生态学领域十分重要、也是最受关注的一个热点,其结果对于理解物种进化历史和成种机制具有重要意义。目前,关于我国沙漠极端生境下植物物种的谱系分化和种群动态历史仍然缺乏统一认识。白刺属(蒺藜科)为古老的第三纪孑遗类群,其中唐古特白刺是我国干旱沙区分布最广、也是沙漠灌木中最具代表性的一个种,属于中国特有种。本项目应用多个cpDNA序列标记、RAD-seq简化基因组测序技术和生态位模拟方法,分析唐古特白刺的种群遗传结构和区域分化特征,追踪第四纪以来种群的迁移/扩张历史过程,尤其是从基因组水平上探讨种群大小变化、谱系分化等近期种群动态历史事件及其影响因素,阐明第四纪气候波动以及我国北方干旱沙漠气候的形成和演变对其种群迁移/扩张和分化的影响,揭示种群遗传结构形成的历史原因和过程。研究结果对于深入认识沙漠植物的进化历史和多样性形成机制具有重要理论意义。
英文摘要
Population structure and demographic history of species in extreme environments is a very important and attractive research focus in evolutionary ecology in recent years, and its research results play a significant role to understand evolutionary history and formation mechanism of species. Up to now, there is still a lack of a unified realization on phylogenetic diversification and demographic dynamic history of plant species in the extreme desert environments of northwestern China. Nitraria tangutorum, a endemic specis in China, belonging to the genus Nitraria L. (Zygophyllaceae) which is tertiary relics in desert areas, is one of the most widely distributed species in sandy areas of China. It is also the most representative taxon of desert shrubs. In this project, we will integratedly use multiple chloroplast DNA sequences, restriction-site associated DNA sequencing technology, and Ecological niche modeling to survey the population genetic structure and regional-scale differentiation of N. tangutorum, trace the expansion/recolonization of populations since the Quaternary. Especially, our study highlights the more recent population demographic history such as effective population size, phylogenic divergence, and their influencing factors revealed by genome, and subsequently, elaborates the effects of the Quaternary climate oscillations and the desert climate changes in north China on migration, expansion, and differentiation of the desert plant. This study will reveal the historical reasons and process of the genetic structure formation of N. tangutorum. The results will be of significance to understand the evolutionary history and diversification mechanism of desert plants in extreme environments.
唐古特白刺是典型的沙生植物,为中国特有种,广泛分布于我国北方沙区,具有重要的生态价值和经济价值。本项目围绕种群结构、区域分化格局及我国北方沙漠气候形成演变对其种群迁移、扩张和分化的影响等科学问题开展研究。项目利用叶绿体DNA(trnH-trnA和atpH-atpI)遗传变异、全基因组重测序以及生态位模拟等方法,并以泡果白刺为对照,对比研究了唐古特白刺野生居群的遗传结构、地理分化和种群动态历史,结果表明:在唐古特白刺和泡果白刺共52个种群的633个个体中共检测到24种叶绿体单倍型,其中H4为主导地位,广泛出现在两物种的地理分布范围内,同时检测到不同地理区域存在一些各自独特的单倍型。种群结构分析表明两个物种的总遗传多样性和种群间遗传分化水平显著不同,可能与两物种各自特殊的生境偏好相关。泡果白刺在其整个地理分布范围内存在显著的谱系地理结构,但唐古特白刺种群中并未发现显著的谱系结构。中性测试及错配分布分析发现唐古特白刺在距今21-7Kya之间发生过种群扩张事件,而泡果白刺的扩张痕迹并不清晰。生态位模拟分析表明两个物种在过去和当代均发生过明显的种群波动,与末次间冰期相比,两物种种群在末次盛冰期发生了明显的收缩、之后在当代又发生了明显扩张过程。综合分析认为两物种在第四纪以前曾广泛分布于我国西北地区,其现代种群则是第四纪地质和气候变化导致其生境片段化后,从几个独立的冰期避难所扩张进化而形成的。该研究结果为进一步深入认识地质历史时期气候环境变化对中国西北沙漠植物进化历史的影响提供了新视角,并进一步验证了我国沙漠植物在北方存在多个冰期避难所的假设。本项目圆满完成了任务书设定的研究计划,实现了预期目标。
基于cpDNA和SSR分子标记的蒙古韭居群遗传结构和进化历史研究
  • 批准号:
    31360089
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    52.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    尉秋实
  • 依托单位:
沙芥属两个物种之间的谱系筛选和物种分化
  • 批准号:
    31060032
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    尉秋实
  • 依托单位:
国内基金
海外基金