中国铦囊蘑属分类学与分子系统学及生物地理演化研究

中国铦囊蘑属分类学与分子系统学及生物地理演化研究

论文摘要

铦囊蘑属(Melanoleuca Pat.)自1897年正式成立以来,其属下物种界定一直存在争议。目前,形态学分类上学者们主要采取Boekhout(1999年)的属内划分方法。在分子生物学手段广泛应用于大型真菌系统学研究的今天,铦囊蘑属的分子系统学研究仅基于ITS片段开展。而铦囊蘑属内物种间鉴定的有效形态特征较少,导致该属的分类学名出现很多问题,这也造成铦囊蘑属基因片段赋予的种名混乱现象。物种是开展生物学研究的重要基础,而铦囊蘑属在亚洲的物种组成尚未清晰,其属下如何划分?分子系统学与传统形态分类学观点是否一致?由于该属较少的形态特征,其在生物进化过程中又是何时开始分化?传播路线和起源中心是何处?以上科学问题均未知。基于此,本研究秉承形态鉴定与分子生物相结合的思想,对中国铦囊蘑属物种组成和及其分子系统学进行探讨。通过多样本地理信息的获取,基于ITS和LSU基因片段,利用生物信息学软件对铦囊蘑属可能的分化时间、起源中心和演化路线进行探讨。本研究采用宏观特征、化学反应、显微特征相结合的传统鉴定方法进行物种鉴定。结合ITS、LSU、SSU、RPB1、PRB2、EF-1α等6个基因片段,使用贝叶斯法、最大似然法以最佳模型分别构建矩阵及拓扑结构,讨论其系统学关系。基于ITS和LSU两条基因片段,使用Beast推测其分化时间,通过Rasp和Spread进行铦囊蘑属祖先重建和物种起源与演化路线的推测。通过研究,将我国铦囊蘑属物种由原来的物种增至34个。中国新记录种10个,拟定新种4个。本研究构建了铦囊蘑属内物种间的分子系统发育关系,支持其在口蘑科的位置。其中ITS和RPB2独立构建的系统发育树和多基因联合构建的系统发育树,均能清晰地显示出铦囊蘑属的拓扑结构,且具有较高的自展值。传统形态学的属下划分与分子系统学结果有些不同,但本研究将铦囊蘑属划分仍为以下三个亚属:1)铦囊蘑亚属(Subg.Melanoleuca);2)荨麻状囊状亚属(Subg.Urticocystis);3)纺锤形囊状体亚属(Subg.Macrocystis)。基于现有信息推测,铦囊蘑属的传播路线从东亚分别向南亚、北美洲和南美至少发生了5次传播。其中,包括东亚向阿拉斯加和西欧的传播。加上南亚向欧洲传播,所以本研究拟推测出其传播路线为:1)以东亚为起源中心,通过白令陆桥向北美传播;2)以欧亚陆桥向欧洲传播的两条传播路线。本研究厘清了中国铦囊蘑属的物种组成,建立了铦囊蘑属的系统学关系,明确了铦囊蘑下等级的划分标准并描述10个中国新记录种和4个拟定新种。本研究将为铦囊蘑属的相关研究工作提供基础数据,为建立真菌“大系统”和大型真菌的生物地理学研究提供提供参考。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 综述
  •   1.1 铦囊蘑属的研究历史
  •   1.2 铦囊蘑属的分子系统学的研究现状
  •   1.3 大型真菌生物地理学的研究现状
  •   1.4 拟解决的科学问题
  • 第二章 铦囊蘑属形态分类研究
  •   2.1 材料
  •     2.1.1 研究材料
  •     2.1.2 设备与试剂
  •   2.2 研究方法
  •     2.2.1 标本采集与生境照片拍摄
  •     2.2.2 宏观特征记录与研究
  •     2.2.3 标本干制与分子材料制作
  •     2.2.4 显微特征记录与研究
  •   2.3 形态与结构
  •     2.3.1 铦囊蘑属宏观特征及术语
  •     2.3.2 铦囊蘑属微观特征及术语
  •   2.4 铦囊蘑属形态分类
  • 第三章 铦囊蘑属分子系统学研究
  •   3.1 研究材料
  •   3.2 研究方法
  •     3.2.1 基因提取
  •     3.2.2 序列扩增、纯化及测序
  •     3.2.3 克隆测序
  •     3.2.4 矩阵构建
  •     3.2.5 分子系统发育分析与物种识别
  •   3.3 结果
  •     3.3.1 基于ITS序列的系统发育树(Mrbayes和ML)
  •     3.3.2 基于RPB2 序列的系统发育树(Mrbayes和ML)
  •     3.3.3 基于LSU、SSU、RPB1、EF-1α的贝叶斯和ML系统发育分析
  •     3.3.4 基于多基因贝叶斯法系统发育分析
  •   3.4 讨论
  •   3.5 小结
  • 第四章 铦囊蘑属的生物地理演化研究
  •   4.1 研究材料
  •   4.2 研究方法
  •     4.2.1 总DNA的提取
  •     4.2.2 PCR扩增、检测和测序
  •     4.2.3 DNA序列的拼接、质控与序列收集
  •     4.2.4 序列的收集与比对
  •     4.2.5 保守区选择
  •     4.2.6 饱和度检验
  •     4.2.7 矩阵的构建
  •     4.2.8 化石标定点(calibration point)的选择
  •     4.2.9 分化时间树的构建和祖先区域的重建
  •     4.2.10 进化树优化与历史生物地理学分析
  •   4.3 结果
  •     4.3.1 分化时间推断
  •     4.3.2 Melanoleucua属的演化历史及扩散路线推测
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录
  • 在学期间公开发表论文和著作情况
  • 文章来源

    类型: 博士论文

    作者: 徐济责

    导师: 李玉,宫磊

    关键词: 铦囊蘑属,分子系统学,生物地理学

    来源: 东北师范大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学,生物学

    单位: 东北师范大学

    分类号: Q949.32

    总页数: 116

    文件大小: 3078K

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