亚洲菝葜科植物的分类系统修订及北美草本菝葜的谱系地理学研究

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菝葜科(Smilacaceae)是一个世界性广泛分布的单子叶植物科,也是一个在分类学上较为困难的科。亚洲作为世界菝葜科的现代分布中心,有着该科五分之三左右的种类,并存在许多变异类型,一直缺少一个全面详尽的专著性研究。本研究在现有分子系统学工作的基础上,通过广泛的文献和标本查阅以及大量的野外考察和标本采集,对亚洲菝葜科植物进行了详细的分类学研究。并对发现的一个产自云南西畴的特殊菝葜群体——木本牛尾菜进行了深入的形态学、细胞学和系统发育学的研究,探讨了其系统位置及其在从木本菝葜向草本菝葜进化过程中的重要意义。还对北美草本菝葜的8个种共33个群体进行了群体遗传和谱系地理分析,结合AFLP数据和3个cpDNA片段数据分析研究了北美草本菝葜的系统发育关系及北美东部草本菝葜的冰期避难和间冰期再拓殖的历史。主要研究结果如下:1.亚洲菝葜科的分类系统修订在分子系统学的基础上对菝葜科的分类系统进行了全面修订。认为菝葜科包含菝葜属1个属(同意将肖菝葜属并入菝葜属),属下分4个亚属,20个组。综合标本和文献,对亚洲现知的124种菝葜进行了描述、修订和评注,并编制了检索表。将Smilax jiankunii H.Li (建昆菝葜)处理为S. pottingeri Prain (纤柄菝葜)的异名;S. tsinchengshanensis F.T.Wang(青城菝葜)处理为S. minutiflora A.DC的异名;S. hypoglauca Benth.(粉背菝葜)处理为S. corbularia Kunth(筐条菝葜)的异名;S. munita S.C.Chen(劲直菝葜)处理为S. myrtillus A.DC.(乌饭叶菝葜)的异名;提出1个新名称——Smilax binchuanensis P.Li&C.X.Fu (基原异名Heterosmilax yunnanensis Gagnep.);提出9个新组合——Smilax chinensis (F.T.Wang) P.Li&C.X.Fu(基原异名Heterosmilax chinensis F.T.Wang)、S. japonica (Kunth) P.Li&C.X.Fu(基原异名H. japonica Kunth)、S. longiflora (K.Y.Gun&Noltie) P.Li&C.X.Fu(基原异名H.longiflora K.Y.Gun&Noltie)、S. micrandra (T.Koyama) P.Li&C.X.Fu(基原异名H. micrandra T.Koyama,)、S. paniculata (Gagnep.) P.Li&C.X.Fu (基原异名H. paniculata Gagnep.)、S. polyandra (Gagnep.) P.Li&C.X.Fu(基原异名H. polyandra Gagnep.)、S. seisuiensis (Hayata) P.Li&CX.Fu(基原异名H. seisuiensis (Hayata) F.T.Wang&Tang)、S. septemnervia (F.T.Wang&Tang) P.Li&CX.Fu (基原异名H. septemnervia F.T.Wang&Tang)、S. sumatrensis (A.DC.) P.Li&C.X.Fu(基原异名H. sumatrensis A.DC.≡H. borneensis A.DC.);考证认为黑叶菝葜的正确名称是Smilax castaneiflora H.Lev.&Vaniot,而《Flora of China》中使用的S. nigrescens F.T.Wang&Tang ex. P.Y.Li是其晚出同名。2.新种——木本牛尾菜的发现通过分子数据结合形态及染色体证据,证明了木本牛尾菜无疑是一个新种;并发现木本牛尾菜兼具有木本菝葜和草本菝葜的一些形态特征,且其系统位置与草本菝葜分支较为接近,可称为木本菝葜向草本菝葜进化历史中“缺失的一环”(missing link)。3.北美草本菝葜的系统发育学和谱系地理学研究全面系统的研究了北美草本菝葜的系统发育关系和谱系地理历史,认为加州北部的S.jamesii是一个截然不同的种,一个“好种”,是北美东部草本菝葜的姐妹类群;而其他7个北美东部的种则混杂在一起,应归属为一个种复合体。估算出S. jamesii和北美东部草本菝葜的分歧时间约在2.33-0.74mya,并据此提出假说:北美的草本菝葜受更新世冰川(2.5-0.01mya)影响南迁,南迁时被已存在的北美西部山系隔离而形成两个支系——一个存留在加州北部,另一个在北美东部。北美东部草本菝葜是一个近期形成、物种分化尚不完全的种复合体,正在物种形成的过程之中。证明了北美东部草本菝葜确实呈现出“阿帕拉契亚山脉不连续性”,即在阿帕拉契亚山脉两侧各为一个谱系。认为北美东部草本菝葜在冰期时存在多个冰期避难所(阿帕拉契亚山脉两侧都有),某些避难所距离冰盖可能远较之前认为的近。在末次盛冰期时,北美东部的“无冰碛带”对某些物种来说是合适的冰期避难所;并提供了林下草本植物在末次盛冰期时存留在“无冰碛带”的第一个实例。
摘要第5-8页
Abstract第8-10页
第一章 菝葜科的分类历史第14-24页
    1.1 菝葜科的分类研究简史第14-15页
    1.2 菝葜科的植物学特征第15-17页
    1.3 亚洲菝葜科的分类研究进展第17-19页
    1.4 世界菝葜科的系统发育研究第19-20页
    1.5 菝葜科系统分类研究存在的问题第20-24页
第二章 亚洲菝葜科的分类修订第24-140页
    2.1 材料和方法第25-27页
        2.1.1 亚洲菝葜科植物名录的整理第25页
        2.1.2 文献查阅第25-26页
        2.1.3 标本查阅第26页
        2.1.4 野外调查第26-27页
        2.1.5 比较分析第27页
    2.2 系统大纲第27-35页
        2.2.1 穗菝葜亚属subgen.Smilax第28-29页
        2.2.2 美洲亚属subgen.Americana P.Li & C.X.Fu,subgen.nov第29页
        2.2.3 泛草本亚属subgen.Pan-herbacea P.Li & C.X.Fu,subgen.nov第29-31页
        2.2.4 菝葜亚属subgen.China P.Li & C.X.Fu,subgen.nov第31-34页
        2.2.5 了解不足的种第34-35页
    2.3 分组、种检索表第35-49页
    2.4 种类列举第49-138页
        2.4.1 穗菝葜亚属subgen.Smilax第49-51页
        2.4.2 美洲亚属subgen.Americana P.Li & C.X.Fu,subgen.nov第51-55页
        2.4.3 泛草本亚属subgen.Pan-herbacea P.Li & C.X.Fu,subgen.nov第55-91页
        2.4.4 菝葜亚属subgen.China PLi & C.X.Fu,subgen.nov第91-138页
    2.5 小结第138-140页
第三章 新种木本牛尾菜的研究第140-157页
    3.1 材料和方法第141-142页
        3.1.1 形态观察第141页
        3.1.2 核型比较分析第141页
        3.1.3 系统发育分析第141-142页
    3.2 结果第142-153页
        3.2.1 形态学证据第142-148页
        3.2.2 核型证据第148页
        3.2.3 分子系统学证据第148-153页
    3.3 讨论第153-154页
    3.4 新种的描述第154-156页
    3.5 小结第156-157页
第四章 北美草本菝葜的谱系地理学研究第157-182页
    4.1 材料与方法第158-165页
        4.1.1 材料第158-161页
        4.1.2 方法第161-165页
    4.2 结果第165-178页
        4.2.1 AFLP结果第165-174页
        4.2.2 cpDNA结果第174-178页
    4.3 讨论第178-180页
        4.3.1 北美草本菝葜的系统发育关系及分歧时间第178-179页
        4.3.2 北美东部草本菝葜的冰期存留和冰后期扩张的历史第179-180页
    4.4 小结第180-182页
第五章 总结与展望第182-185页
    5.1 总结第182-184页
    5.2 展望第184-185页
参考文献第185-193页
在读期间的主要成果第193-195页
    已发表与拟发表的文章和著作第193页
    参与的科研项目第193-194页
    出国研修情况第194-195页
致谢第195-196页
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