【摘要】：隨著全球氣候的變化及生態(tài)環(huán)境的日趨惡化,生物多樣性保護越來越受到世界各國的重視,保護的重點在于特有及瀕危類群。而特有種由于分布區(qū)域狹窄、野外種群較小而極易變成瀕危種。因此,加深對生物特有現(xiàn)象的認識和理解對生物多樣性保護至關重要。在全球范圍內,苔蘚植物的特有率相對于被子植物都比較低,最新的觀點認為是由于苔蘚植物具備高效的傳播能力,其特有現(xiàn)象只是一個短暫的過程。但是,關于苔蘚植物傳播性能的認識有兩種不同的觀點,一種觀點認為苔蘚植物具有高效的遠距離傳播能力,而基于全球苔蘚分布數(shù)據(jù)的分析卻認為海洋阻隔了苔蘚植物的長距離傳播。因此,正確認識苔蘚植物傳播性能是對其保護的前提,而對生物間斷分布現(xiàn)象的研究則是理解其傳播性能的一個重要手段。南亞頂鱗苔在東亞地區(qū)廣泛分布,且遠距離間斷分布到夏威夷及南太平洋地區(qū),表明了其具有較強的傳播能力,但是該種卻未能分布到美洲、歐洲及非洲地區(qū)。鑒于東亞與北美之間較近的植物親緣關系,傳播似乎是導致這一分布格局的主要原因。因此,通過對該種地理分布格局成因的研究將有助于更好理解苔蘚植物的傳播性能。本文以南亞頂鱗苔為研究材料,通過對來自10個國家的該種形態(tài)學的研究及歷史標本的重新鑒定,首先確定其當前地理分布范圍,然后進行全面的分子取樣;利用葉綠體基因片段trn L-trn F、trn G及核基因ITS,采用ML和BI方法構建頂鱗苔屬系統(tǒng)發(fā)育樹,確定該種的物種地位;利用祖先區(qū)域重建及分化時間估計,探究該種的起源與遷徙路線;通過對該種全球潛在分布位點的預測及其傳播能力的檢驗,解釋該種當前地理分布格局成因,了解其傳播性能。主要研究結果如下:1.根據(jù)對南亞頂鱗苔館藏在BM、NICH及PC歷史標本的重新鑒定,排除了該種在柬埔寨、馬來西亞、塔希提和新喀里多尼亞的分布,確定了該種當前分布范圍,主要包括中國、不丹、印度、錫金、尼泊爾、巴基斯坦、日本、韓國,泰國和越南北部,并間斷分布到夏威夷。2.根據(jù)分子系統(tǒng)學研究證據(jù),該種夏威夷居群鑲嵌于東亞居群內,并與廣西和海南居群具有較近的親緣關系,表明夏威夷居群雖分布較遠但并未表現(xiàn)出較強的遺傳分化及可能的“隱形種”現(xiàn)象;利用PCo A及Mantel檢驗分析該種遺傳距離與形態(tài)特征及地理距離之間關系,發(fā)現(xiàn)其遺傳距離與地理距離及形態(tài)特征之間不具相關性。3.基于ITS、trn L-F、trn G三個聯(lián)合片段的祖先區(qū)域重建、分化時間估計并結合化石證據(jù),表明該種在第三紀溫暖時期起源于泛北極地區(qū),隨著冰期的發(fā)生逐漸向南遷移,于36.50 Ma擴散到中緯度地區(qū)(23°26′~30°N),并在1.12 Ma由中緯度地區(qū)(23°26′~30°N)或者高緯度地區(qū)(30°~66°34′N)長距離傳播到夏威夷;基于trn L-F、trn G片段構建的單倍型網(wǎng)絡圖的各區(qū)域與分化時間樹的各支基本一致,祖先單倍型由山東、云南、浙江、陜西、江西、湖北、福建、安徽、廣東、湖南等居群共享。4.基于對該種全球潛在分布位點的預測,發(fā)現(xiàn)該種在亞洲、美洲、非洲及大洋洲均有適生的生境,在中國適生度最高,故推測該種目前的全球分布格局是由于其傳播的限制所導致。5.利用2個葉綠體片段,檢測到南亞頂鱗苔在全球范圍內表現(xiàn)出較低的遺傳多樣性,該種23個居群的單倍型多態(tài)性h為0.8744,核苷酸多態(tài)性π為0.00273,Nm=0.2;此外,AMOVA分子變異分析表明,該種世界范圍內的居群間分化水平較高,達58.41%,居群間的遺傳分化系數(shù)Fst=0.5841,并且Nst=0.6308Gst=0.5435(P0.01),表明具有顯著的地理隔離,表現(xiàn)出較弱的傳播能力;當去除島嶼和國外居群后,該種的居群間的遺傳分化系數(shù)Fst=0.4955,并且Nst=0.4939Gst=0.4287(P0.01),表現(xiàn)出一定的傳播能力。根據(jù)對該種形態(tài)學數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn)該種在中國不同緯度帶的帶葉寬、背瓣長寬、孢子長寬、孢子數(shù)、孢子紋飾幾乎都沒有顯著性差異,但島嶼的孢子顯著地比大陸孢子大、數(shù)量少,表明該種在大陸內的傳播能力較強,島嶼居群的傳播能力下降。通過對南亞頂鱗苔地理分布格局的分析,發(fā)現(xiàn)該種雖然表面上看似具有較強的遠距離傳播能力,但實際情況并非如此,海洋阻隔了該種的跨洋流長距離傳播,進一步表明苔類植物的孢子由于對紫外線的較弱抵抗力,從而很難借助高空氣流進行遠距離傳播。
【圖文】：

利用 ITS 和兩個葉綠體基因片段 trnL-F、trnG 建立的貝葉斯樹見圖1，利用 ITS 構建的 ML 樹見圖 2，利用兩個葉綠體基因片段 trnL-trnF、trnG 構建的 ML 樹見圖 3，，由于 ML 和 BI 樹各枝幾乎一致，將它們進行了合并，三棵樹的貝葉斯的后驗概率（PP）均位于枝的上方，ML 的自展支持率（MLBS）均位于枝的下方�？偟膩碚f，三棵樹的夏威夷（HW）、日本（JP）、韓國（KR）、臺灣（TW）、海南（HAN）、越南（YUEN）等島嶼及國外居群都鑲嵌在大陸居群內，認同它們都是南亞頂鱗苔，并且和夏威夷居群聚在同一支的是廣西（GX）和海南（HAN）居群。從圖 1 可以看出

24基于 ITS 片段構建的 ML 多數(shù)一致樹， pp 值位于枝的上方，于枝的下方，分枝不支持或自展支持率（小于 50%）不標于he majority-rule consensus MLtree based on ITS data. The pp valuve the branches，the MLBS values are shown below the branchesuld be no Bookstrap values if <50% or branches are not supported
【學位授予單位】：華東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：Q948

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本文編號：2686974