基于形态、分子和生态数据的星果草属物种界定研究

基于形态、分子和生态数据的星果草属物种界定研究

论文摘要

物种是生物多样性的基本单位,而物种界定是生物学研究的基础工作。根据《中国植物志》的记载,毛茛科星果草属(Asteropyrum Drumm.et Hutch)下分为两个种,分别是裂叶星果草(Asteropyrum cavaleriei Drumm.et Hutch)和星果草Asteropyrum peltatum Drumm.et Hutch)。根据我们大量的野外实地考察,发现这两个种之间形态变异连续,不存在明显的物种界限。本文基于整合物种概念,运用多学科、多重证据对星果草属进行物种界定研究。研究结果总结如下:1)共采集了27个星果草属植物居群的植物标本,每个居群4到6份植物标本,共207份星果草属植物标本,发现星果草属叶形变异虽然很大,但存在明显的过渡;采用几何形态测量学对叶形进行定量分析发现,星果草和裂叶星果草两个种无论在叶片性状还是在叶片大小上都存在明显的重叠,形态学证据不支持成立两个物种。2)基于28个居群nrITS和psbA-trnH单倍型数据,我们构建了最大似然树(ML树)、绘制了单倍型分布图并采用ABGD分析寻找星果草属内种间条形码间隔(gap),结果发现星果草和裂叶星果草在nrITS和psbA-trnH的ML树上均不构成单系,单倍型没有明显的地理分布规律,星果草属内没有种间条形码间隔(gap);另外我们还测定了28个居群10个核基因位点序列,并进行STRUCTURE遗传分组分析,结果显示,遗传分组与基于形态学的物种划分没有相关性。3)收集星果草属植物现有地理分布经纬度信息,最后得到星果草和裂叶星果草66和84个分布点数据。基于这些分布数据对星果草属进行生态位模拟和潜在分布区模拟,并采用主成分分析比较两物种生态位分化,结果显示,两个物种预测的分布区有较大范围的重叠,生态位分化不明显。由此可见,形态学、分子系统学、群体遗传学以及生态学证据均显示,星果草和裂叶星果草并不是两个独立的物种,前人根据叶裂深浅和叶片大小划定的两个物种是形态变异的两个较为极端的类型,种间存在明显地过渡。本研究的结果表明,基于整合物种概念,运用多种手段对物种进行界定,能够得到令人信服的物种界定结果。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 前言
  •   1.1 植物多样性与植物分类学
  •   1.2 物种、物种概念与物种界定
  •   1.3 常用的物种界定方法
  •     1.3.1 基于形态学的物种界定方法
  •     1.3.2 基于分子学手段的物种界定研究
  •     1.3.3 基于生态位的物种界定研究
  •   1.4 星果草属植物研究概况和问题的提出
  •   1.5 研究目的与意义
  • 第二章 基于几何形态测量学的星果草属物种界定研究
  •   2.1 材料方法
  •     2.1.1 叶片标本图片扫描
  •     2.1.2 地标的选择和形态学原始数据的获取
  •     2.1.3 普氏叠印分析
  •     2.1.4 典型变量分析
  •     2.1.5 判别分析
  •     2.1.6 薄板条样分析法
  •   2.2 结果与分析
  •     2.2.1 星果草属植物叶片形态变异比较
  •     2.2.2 地标点坐标的获取
  •     2.2.3 普氏叠印分析
  •     2.2.4 统计分析结果
  •     2.2.5 典型变量分析结果
  •     2.2.6 判别分析
  •     2.2.7 薄板条样法分析
  •   2.3 讨论
  • 第三章 基于分子数据的星果草属物种界定研究
  •   3.1 实验材料
  •   3.2 实验方法
  •     3.2.1 总DNA的提取
  •     3.2.2 通用引物和核基因引物的筛选
  •     3.2.3 PCR扩增和测序
  •   3.3 数据分析
  •     3.3.1 序列比对与拼接
  •     3.3.2 单倍型建树分析
  •     3.3.3 单倍型地理分布
  •     3.3.4 ABGD分析
  •     3.3.5 遗传分组分析
  •   3.4 实验结果
  •     3.4.1 总DNA提取结果
  •     3.4.2 引物筛选结果
  •     3.4.3 psbA-trnH和 nrITS序列变异情况
  •     3.4.4 psbA-trnH和 nrITS单倍型建树分析
  •     3.4.5 单倍型地理分布
  •     3.4.6 ABGD分析
  •     3.4.7 低拷贝(单拷贝)核基因序列变异情况
  •     3.4.8 基于低拷贝核基因的遗传分组分析
  •   3.5 讨论
  • 第四章 基于生态数据的星果草属物种界定研究
  •   4.1 材料方法
  •     4.1.1 气候因子的选取
  •     4.1.2 实验方法
  •   4.2 实验结果
  •     4.2.1 潜在分布区预测结果
  •     4.2.2 气候因子主成分分析结果
  •   4.3 讨论
  • 第五章 总结
  • 参考文献
  • 致谢
  • 作者简历
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 曾卫东

    导师: 张志勇

    关键词: 星果草属,物种界定,序列,生态数据,几何形态测量学

    来源: 江西农业大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 江西农业大学

    基金: 国家自然科学基金“中国亚热带喜冷植物裂叶星果草谱系地理学研究(No.31560064)”,江西农业大学生态学“十三五”校级重点(建设)学科专项

    分类号: Q949

    DOI: 10.27177/d.cnki.gjxnu.2019.000009

    总页数: 57

    文件大小: 4071K

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