石荠苎属的系统学与进化

石荠苎属(Mosla (Benth.) Buch.-Hamilt. ex Maxim.)是唇形科的一个小属，仅分布于东亚，该属复杂的变异式样一直困扰着系统学家．本论文是对该属进行三年物种生物学研究的结果．本研究从居群生物学出发，在广泛的野外调查后选取了47个居群进行取样和观察，在控制环境因素的实验设计条件下，测量了31个居群53个形态性状并分析了其变异规律;在扫描电镜下观察了含外类群在内的6属38个居群的花粉和小坚果表面微形态：对27个居群做了细胞学研究：对22个居群15个酶系统做了等位酶分析，获得了28个位点的资料;进行了35个组合的796次人工杂交．综合上述各方面资料的分析结果，对石荠苎属的形态变异与进化、居群分化、生殖隔离、物种形成、类群划分，以及起源和扩展作了详细的分析和讨论． 形态特征的数量遗传学分析表明，叶片大小和形状、苞片形态、花序（果序）和花萼（果期花萼）的复杂变异式样是造成分类混乱的主要原因．叶片大小和形状在小鱼仙草(M. dianthera)中呈现幅度很宽的连续变异，极端情况常分别被描述为不同的种，如M．remottllora和M．grosseserrata．少数突变体以及种间偶尔产生的杂交个体在苞片和花序形态上表现异常，都曾引起分类的混乱．本研究已经澄清M. bracteata和M. tamdaoensis是突变体，而M. exfoliata和M. longispica则是种间杂种．M.fomosana花萼上唇裂片长度的变异是导致分类困难的另一个原因，是小鱼仙草花萼上唇中裂片变异的极端类型。 通过比较分析揭示了石荠苎属中苞片形状、花序结构、花朵大小、花萼形态、小坚果和花粉粒表面纹饰以及染色体的变异和演化趋势，苞片由发达的叶状类型向披针形方向演化;花序由花朵疏离的松散状向紧缩的头状类型演化;花萼由近辐射对称，五个裂片近等长向二唇形演化;花冠由发达、鲜艳向退化方向演化：小坚果由具旋涡状深雕纹向具网纹类型演化;花粉粒由无明显突起向有明显条文或块状突起的类型演化;核型由不对称性小向不对称性增强发展;繁育系统由以异交为主向以自交为主演化，并且带动一系列花部形态的相关变异． 等位酶分析结果表明，石荠苎属种内的进化以遗传变异的积累和繁育系统的转变造成的居群间分化为主要特征．杭州石荠苎各居群的平均遗传距离为0.026，聚类分析结果发现7个居群明显分化为两支，居群3704，4704和3712为一支，其他居群为一支，等位酶资料获得的结果也得到形态和生殖特征的支持．3704、4704和3712在毛被、花朵大小、小坚果大小和颜色在均与其他居群有差异，繁育系统上，这三个居群表现出更明显的异交特性．小鱼仙草居群之间遗传分化甚至大于少数亲缘种之间的遗传分化，平均遗传距离达到0.034，但杂交实验发现，居群之间并不存在生殖隔离，不同的居群之间在叶片大小、叶形、苞片长短和花萼上唇中裂片的长短也有所不同．杭州石荠苎和小鱼仙草种内居群之间的形态和等位酶分化说明居群之问正处于分化和物种形成的早期阶段，生殖隔离还没有建立。 突变（包括染色体结构变异）的积累和繁育系统的转变是石荠苎属物种形成的基础，苏州石荠苎和石荠苎的分化是由于染色体结构变异的积累，具体表现在核型不对称性上的差异，造成生殖隔离．另一些比较明显的物种形成机制为：染色体多倍化，形成M.pauciflora;染色体结构变异，如随体染色体的臂间易位，产生M.cavaleriei;繁育系统由异交转变为自交产生M．chinensis．另外，在物种形成过程中，花期和生态位分化等促进了生殖隔离的完善． 石荠苎属形态上界限清楚，而且存在生殖隔离的种有八个，它们是小花荠苎(M.cavaleriei Levl.);石香薷 (M. chinensis Maxim.);小鱼仙草 (M. dianthera (Buch.-Hamilt. ex Roxb.) Maxim.);杭州石荠苎(M．hangchouensis Matsuda);日本石荠苎(M. japonica (Benth.) Maxim.);疏花荠苎(M. pauciflora (C. Y. Wu) C. Y. Wu et H. W. Li);石荠苎(M. punctulata (J.F. Gmelin) Nakai)和苏州石荠苎(M. soochouensis Matsuda). 石荠苎属的近缘属是香薷属(Elsholtzia)、香简草属(Keiskea)和紫苏属(Perilla)。石荠苎属与近缘属的分化大约在260万年之前，因为那时石荠苎属的祖先就发生了分化，形成以杭州石荠苎一一石香薷的祖先和以小花荠苎一一小鱼仙草的祖先为代表的两条进化主线，从香薷属和香简草属的现代分布式样-以及石荠苎属的分布特点推断，华东地区可能是石荠苎属的起源和演化的舞台，华东地区具有最大的种类多样性、变异性、特有性和多度．

横断山区紫乌头复合体的物种形成初探

物种形成是生物进化的重要步骤，是进化生物学中的基本问题。研究一些关键地区植物的物种形成，将提高对这些地区植物区系发生与发展的认识，横断山区就是这样一个非常独特与关键的地区。本文通过对主要分布于横断山区的紫乌头A.delavayi复合体进行nrDNA ITS序列、等位酶与RAPD分析，初步探讨了横断山区紫乌头A.delavayi复合体的起源与物种形成。同时对使用RAPD与等位酶数据研究群体遗传结构的方法进行了探讨。主要研究结果如下： 1. ITS序列研究 对乌头属27个类群的ITS序列进行了简约法与邻接法的研究，两种方法得到的系统发育树基本一致。乌头亚属的蔓乌头系 Ser. Volublia不是一个单系起源的类群，显拄乌头系 Ser. Sstylosa 与兴安乌头系Ser. Ambigua各自作为单系起源也没有得到支持。特产于云南西北部横断山区的一些种之间存在非常近的系统发育关系，说明这些种是近期物种形成的产物。紫乌头A.delavayi复合体的不同类群在系统发育树上被分到不同的分支中，含西南乌头A. episcopale的分支最为独特，处于系统发育树靠近基部的位置;松潘乌头 A.sunpanense与四川西北部的弯喙乌头A.campylorrhynchum组成一个分支，另一个分支含土官村乌头A.tuguancunense、紫乌头A.delavayi、玉龙乌头A.stapfianum与黄草乌A.vilmorinianum; 表明紫乌头A.delavayi复合体有3个独立的起源，因而该复合体在遗传上是不成立的。但是为了讨论与叙述的方便，本研究仍使用紫乌头A.delavayi复合体这个名字。 2. 等位酶研究 用10种酶系统14个位点，对紫乌头A.delavayi分布于云南横断山区的4种8个居群进行了等位酶分析。结果表明横断山区紫乌头A.delavayi复合体居群的遗传多样性明显低于北美和欧洲的乌头属植物。呈垂直替代关系的紫乌头A.delavayi与玉龙乌头A.stapfianum居群之间出现有规律的遗传多样性变化，表明冰川对横断山区植物的遗传多样性有重大影响。聚类分析的结果与ITS分析的结果基本一致，西南乌头A. episcopale仍然是较为独特的一类;其余3个种的居群聚为一类，紫乌头A.delavayi与玉龙乌头A.stapfianum之间的遗传一致度非常高，超过0.95。8个居群的主成分分析没有证实西南乌头A. episcopale中存在杂交渗入。Mantel 检验的结果显示8个居群之间的遗传趋异程度与地理距离之间显著相关。基因分化系数GST与近交系数FIS均显示这些居群不是以异交为主。居群间每代迁移个体数Nm显示这些居群间基因流较弱。 3. RAPD研究 用20个随机引物得到117个RAPD位点，对23个居群进行研究。其中19个属于紫乌头A.delavayi复合体，4个属于与之近缘的瓜叶乌头A.hemsleyanum。根据RAPD表型频率与单倍型频率，分别对23个居群进行了聚类分析。结果显示这两种方法所得结果高度一致，而且也与ITS和等位酶的分析结果基本一致。西南乌头A. episco pale仍然是最为独特一个分支，在本文中称为分支1。其余的居群聚成两个关系较近的大分支，一个分支包含所有分布于云南与四川西南部横断山区的居群，称为分支2，另一个包括所有分布于四川西北部与北部横断山区、重庆东北部、湖北西部与陕西的居群。大部分种处于同一分支中，只有弯喙乌头A.campylorrhynchum与瓜叶乌头A.hemsleyanum的居群分别被聚在分支2与分支3中，完全符合居群的地理位置。从3个分支内的聚类关系可以看出居群间遗传趋异等级与地理隔离程度明显相关。在遗传多样性水平上，分支1明显比分支2和分支3低许多，分支2又高于分支3。 在分支2内部，紫乌头A.delavayi与玉龙乌头A.stapfianum之间的遗传多样性变化与等位酶结果相同。在分支3的松潘乌头 A.sunpanense 5个居群中，横断山区海拔最高的2个居群遗传多样性最低。将23个居群划分成不同等级进行AMOVA分析，结果表明总遗传多样性主要分布于地区间，其次是居群间，居群内遗传多样性所占比例很低。 4．群体遗传结构研究中的数据处理方法 本研究结果表明，在使用RAPD表型数据进行AMOVA分析时，最好采用欧氏距离平方系数。本研究还说明，计算GST的两种不同方法将导致结果不同，而要与Hamrick and Godt（1990）的总结进行对比的话，最好使用他们采用的计算方法。 基于以上研究结果，可得出如下结论：⑴ 紫乌头A.delavayi复合体有3个不同的起源。西南乌头A. episcopale是一个古特有种，其余均为近期物种形成的产物。⑵地理隔离在横断山区紫乌头A.delavayi复合体的物种形成过程中影响最大。而地理隔离主要起因于连续分布区的片段化与瓶颈效应，而这两个原因又与横断山区的地质历史与冰川进退密切相关。

松属植物rRNA基因的变异模式及其进化生物学意义

被子植物的rRNA基因已经得到深入研究。二倍体被子植物一般拥有1-4对18S-5.8S-26S rDNA位点和1-2对5S rDNA位点。作为特殊的多基因家族成员，rDNA会受均一化力 (homogenizing forces) 的作用，通过基因转换、不等交换等机制，形成基因的致同进化 (concerted evolution)。长期以来，我们一直认为动植物rDNA致同进化水平很高，各种拷贝的序列几乎完全一致，因此可以直接应用PCR测序的方法进行分子系统学研究。但是在裸子植物中由于研究资料的匮乏，使我们对裸子植物rDNA的变异模式了解甚少。松属植物作为裸子植物的最大类群，它的rDNA变异和进化有何特点、与被子植物是否相同，是这个重要类群的进化研究中目前尚未解决的问题。本文的研究内容从三个方面进行： (1)rDNA的染色体定位 目前，松属的18S-5.8S-26S rDNA的染色体定位研究只包括5种植物，其中的3种同时涉及到5S rDNA定位。这些研究结果表明，不同种存在相异的rDNA位点数目，甚至不同的个体的rDNA位点均有变化。其共同点是，18S-5.8S-26S rDNA位点数平均较被子植物多，5S rDNA除Pinus radiata外，在其它种里则与被子植物相似。这种现象是松属或裸子植物的共同特征，亦或是特例呢？有限的研究限制了对裸子植物rDNA的了解。本研究的目的之一就是研究松属植物rDNA的染色体空间分布特征，希望借此了解松属植物间的关系，比较裸子植物和被子植物rDNA在染色体组水平的差异。 (2)5S rDNA的分子进化 5S rDNA的序列水平的进化研究在松属中尚属空白。5S rDNA在染色体数目上没有显示裸子植物与被子植物的差异，是否意味着松属乃至裸子植物的5S rDNA也同被子植物一样——致同进化完全，序列高度一致呢？利用克隆测序方法对松属植物5S rDNA的研究无疑是有开创性的工作，可以探讨裸子植物的5S rDNA的进化机制和种间关系。 (3)杂种基因组研究 杂交物种的起源演化是当前生物学研究的热点，通过杂种基因组的研究，可以了解杂种的的基因组构成，组织方式和进化历史，探讨杂交事件对成种过程的影响及意义。这项研究涉及到高山松、云南松和油松。之所以采用这三种植物，因为等位酶、cpDNA和mtDNA证据证明高山松为油松和云南松的自然杂交种。但这些证据不足以反映杂种核基因组的重组特征和构成及其进化规律。我们利用rDNA-FISH、5S rDNA和基因组原位杂交分析三种松树间的基因组关系，为揭示高山松的进化机制和历史提供新的依据。 本项研究得到以下结果： 一. rDNA荧光原位杂交 (FISH) 通过对华山松和白皮松两种单维管束亚属植物及油松、云南松、高山松、马尾松和南亚松等五种双维管束亚属植物的18S rDNA与5S rDNA的荧光原位杂交，结果表明： ⑴ 裸子植物的18S rDNA位点数目明显多于二倍体被子植物。其中主要位点数目，油松有7对，高山松5对，云南松8对，马尾松10对，南亚松6对，白皮松3对，华山松10对，平均在7对;另外，部分松树还存在弱位点。无论强弱位点都有部分存在于染色体的着丝粒区，除了赤松 (Pinus densiflora)，在其它松科植物中并没有发现这种现象。究竟是基因转移的结果或该位点是18S rDNA的原始起源位置还有待确证。 ⑵ 5S rDNA位点相对变异较小，与被子植物相当。除了华山松5S rDNA有4对位点，马尾松只有1对位点外，其它松树的5S rDNA位点数目均为2对，并且在双维管束亚属植物中有一对属于弱位点。 ⑶ 两种rDNA存在不同连锁模式。双维管束亚属植物中，5S与18S rDNA连锁在同一染色体的同一臂或两条臂上。在同一染色体臂时，18S rDNA在臂的远端。单维管束亚属植物的5S与18S rDNA或连锁于同一染色体的同一臂上，或分别处于不同染色体。前一情况，5S rDNA位于臂的远端。据此可以说明两个亚属的rDNA结构在染色体组水平的很大分化。 ⑷ 松属植物的关系及高山松核型特征。由于5S与18S rDNA连锁关系的不同，可以将单维管束亚属和双维管束亚属分开。各亚属的不同物种可以依据杂交位点的多少、位置、信号强弱构成的核型图加以区分，并且构成一定的系统关系。杂交起源的高山松在染色体组上，表现出对油松和云南松两亲本不同染色体特征的分别继承与重组，并产生独有的特征。其II同源染色体之一18S rDNA位点的缺失，可能是染色体重组的痕迹。 二. 5S rDNA的序列变异与分子进化 利用分子克隆和DNA测序分析了油松、云南松、马尾松、白皮松和不同遗传背景的高山松居群的5S rRNA基因序列变异及基因进化规律，得到以下主要结果： ⑴ 5S rDNA的结构特征。双维管束亚属植物长度在658-728 bp，白皮松则为499-521 bp。长度差异体现在基因间隔区，而基因区极端保守，基本为120 bp。基因转录区内部存在着转录控制区，决定了5S rRNA的转录起始与转录效率。5S rRNA基因能够折叠成正常的二级结构，其中，相对于干区来说，环区要保守，但环E却表现出异乎寻常的变异，转换/颠换比值高达7.1，这种突变可能是假基因的产物。基因间隔区存在一定的保守单元，其中一些与转录的起始和终止调控相关，有些是裸子植物未知功能的特异保守区。 ⑵ 松属植物5S rDNA存在着基因组内与种间的异质性。基因组内的各个克隆中有超过80%的特异的，彼此不相同。整个5S rDNA分化距离为0.042 - 0.051，其中，间隔区的分化比基因区高，其速度约是基因区的3-7倍。比较种间5S rDNA序列发现：在122个克隆中，基因区只有50个特异的序列。基因组间的序列变异度与基因组内 (个体内) 没有明显差别。白皮松的间隔区与双维管束亚属松树的5S rDNA间隔区差异极大，几乎不能排序，而四种双维管束亚属植物的5S rDNA间隔区种间种内差异不大。 ⑶ 松属植物5S rDNA进化。PAUP分析建立的5S rRNA基因树显示，5S rRNA基因在基因组内是多系的 (polyphyletic)，表明成种事件以前，祖先种就已经存在序列的分化。观测到的5S rRNA基因序列变异状况，并非完全是致同进化或独立进化的单一因素造成的，而是二者的相互作用的结果。致同进化确实存在，只是速度较慢而已。 ⑷ 高山松5S rDNA 组成。高山松拥有最高的基因组内的序列多样性，高山松的5S rDNA拷贝既有亲本类型，又有重组类型，并且不同地理及遗传来源的高山松显示一定的分化趋势，有更多的拷贝来自母系亲本。 三. 基因组原位杂交 以油松和云南松总DNA作为探针，相互进行基因组原位杂交，结果显示云南松和油松的染色体组可以完全被对方探针标记，在现有基因组原位杂交的分辨率下不能将两个基因组区分开。说明云南松和油松基因组之间存在高比例的同源序列，两种松树的基因组组成十分相似。利用油松和云南松总DNA作为探针，对高山松的染色体组进行双探针基因组原位杂交。结果表明，高山松全部基因组都能与两亲本探针完全杂交，说明三者间有着异乎寻常的亲缘关系。但在PH失调影响下，高山松只有部分基因组被杂交，并且两种探针的杂交信号有轻微差异。这可能是高度重复序列优先杂交的结果。这些情况表明，高山松虽然在基因组构成上与两个亲本基本一致，但基因在染色体组的空间排布上是存在差异的，这一点可以从rDNA-FISH中证明。

兰科槽舌兰属的系统学研究

槽舌兰属为兰科树兰亚科万代兰族指甲兰亚族植物，大部分种类为中国特有种，部分种类分布到越南、泰国、缅甸等国家和地区。长期以来，本属植物由于与近缘属间的界线模糊不清，而属内性状变异大，是兰科植物系统学研究的疑难属之一。本文通过对槽舌兰属及部分近缘属植物的形态地理学、细胞学、传粉生物学、分子系统学等研究，重新界定了槽舌兰属，确认该属植物的种类，提出一个新的属下分类系统，讨论了槽舌兰属属内和近缘属间的系统学关系，同时对槽舌兰属高山组植物的演化进行了探讨。 1．槽舌兰属及近缘属形态学性状 　　我们通过标本研究和野外观察，对槽舌兰属和近缘属植物的形态学性状及其变异式样进行了详细比较分析，重新评价各性状的分类学价值，认为蕊喙、蕊柱翅、花粉块类型等对于槽舌兰属与近缘属的划分具有重要意义;胼胝体类型、粘盘柄形状、距的类型、唇瓣中裂片边缘状况等对属下分类具有重要的意义;而中裂片、侧裂片和距的形态对槽舌兰属的种的划分具有重要的意义。传统上作为划分种依据的胼胝体的数目、花序上花的数目、茎的长短等在种内变异较大，不宜用作种划分的依据。 2. 槽舌兰属植物核型研究 　　我们报道了8种槽舌兰属植物的体细胞的染色体数目，其中6种为首次报道，并对其中7个种的核型进行初步分析。目前已进行研究的槽舌兰属植物的染色体数为2n=38，体细胞分裂中期的染色体长小于2 um, 染色体类型以中部和近中部着丝粒染色体为主，部分染色体成点状。槽舌兰属不同染色体数目相等、染色体形态和大小相似，从一个方面反映了槽舌兰属植物是一个单系类群。 3. 滇西槽舌兰（Holcoglossum rupestre）的传粉生物学研究 　　我们选择滇西槽舌兰的进行传粉生物学研究以探讨本属植物系统学和进化，发现滇西槽舌兰的传粉系统为兰科植物中少见的甲虫专化传粉系统，而且滇西槽舌兰的传粉系统处于一种不稳定的状态。弯腿金龟（Hybovalus bioculatus）是滇西槽舌兰唯一的传粉者，以两个不同的部位携带花粉团，即前腿和臀部，并存在着两种不同的传粉机制。滇西槽舌兰这种不稳定的传粉系统似乎表明该系统可能正处于转变阶段。繁殖系统的实验表明自然状况下滇西槽舌兰结实率由传粉率决定，而自然状况下低的结实率可能由两方面的原因导致：很低的传粉效率和有效的防止自花传粉机制。 4. 槽舌兰属植物的分子系统学研究 　　我们对9种槽舌兰属植物和2种万代兰属植物的叶绿体基因组trnL-F序列进行了测定，并从基因库下载了14种万代兰族植物和2种用作外类群的美洲附生兰亚科植物的trnL-F序列。测序结果发现槽舌兰属的trnL-F序列存在着很大的差异：H. lingulatum的trnL-F存在大片段的缺失，而H. kimballianum的trnL-F存在许多小片段的插入。分子系统学分析表明槽舌兰属为一单系类群，支持将Vanda subulifolia和V. amesiana转置入槽舌兰属中，强烈支持由H. sinicum、H. flavescens、H. rupestre和 H. weixiense构成槽舌兰属属内分支。 5．槽舌兰属的分类学修订 　　在广泛查阅国内外馆藏标本和开展多次野外调查的基础上，并结合细胞学和分子系统学研究结果，我们重新界定了槽舌兰属。该属植物的主要特征：茎短;叶肉质，细长半圆柱形，部分种叶略扁而成“V”形，其近轴面具一纵槽，先端渐尖，不裂;总状花序侧生，花疏生;花苞片比花梗和子房短;侧萼片或多或少呈镰形;花瓣通常具爪，与中萼片相似;唇瓣3裂;侧裂片直立;中裂片较大，基部常有附属物;蕊柱粗短，具翅，无蕊柱足或具很短的足;蕊喙2裂;花粉团蜡质，2个，球形，具裂隙。确定槽舌兰属目前包括11种（包括2个新种）：H. subulifolium、H. amesianum、H. kimballianum、H. lingulatum、H. omeiense、H. quasipinifolium、H. sinicum、H. rupestre、H. flavescens、H. wangii和H. weixiense。 H. tangii和Vanda saprophytica被分别处理为H. lingulatum与H. kimballianum的异名，而H. tsii的分类学地位尚有待进一步研究。同时在我们研究的基础上，提出槽舌兰属一个新属下的分类系统： 槽舌兰属 Holcoglossum 　　短距亚属 Holcoglossum subgen. Amesianum 　　H. subulifolium，H. amesianum; 槽舌兰亚属Holcoglossum subgen. Holcoglossum 　槽舌兰组Holcoglossum sect. Holcoglossum 　　H. kimballianum，H. lingulatum，H. wangii，H. omeiense，H. quasipinfolium; 高山组Holcoglossum sect. Sinicum 　H. sinicum，H. rupestre，H. flavescens，H. weixiense。 6．槽舌兰属属内和近缘属间系统学关系探讨 　　通过广泛的形态地理研究并结合传粉生物学和分子系统学研究结果，我们对槽舌兰属属内和属间关系进行的探讨。槽舌兰属短距亚属与万代兰属和指甲兰属比较接近，是槽舌兰属中比较原始的类群; 槽舌兰组植物的分布中心介于短距亚属和高山组分布中心之间，而该组植物的许多性状也表现出过渡性质。在‘Aerides-Vanda alliance’中，我们认为钻喙兰属和万代兰属是该类群中比较原始的属，而鸟舌兰属（Ascocentrum）可能是介于指甲兰属和举喙兰属（Seidenfadenia）之间，支持传统的观点认为Papilionanthe位于Vanda和Aerides之间但更接近于Aerides，但同时我们认为举喙兰属可能是‘Aerides-Vanda alliance’中最为特化的类群。 7． 高山组所属物种形成探讨 　　槽舌兰属高山组的四个种均为中国特有植物，主要分布云南西北部地区，其中H. weixiense、 H. rupestre、H. sinicum3个种只局限分布在云南的西北部地区。尽管高山组各个种比较相似，但形态上已经分化，生境也不同而且存在着对应关系。细胞学实验结果发现槽舌兰属高山组的四种植物均为二倍体（2n=38），与槽舌兰属的其他种类一致，这表明该组植物在横断山区的分化时染色体的数目并没有变化，高山组植物的三种横断地区特有植物可能为裂生特有。高山组4个种的1300bp的trnL-F总共只有10个碱基的差异，在trnL-F分支图中，高山组分支作为单系类群得到强有力的支持（BP=94%）。高山组植物trnL-F序列微小的差别反映了该组植物可能是在近期通过快速物种形成进行分化的。这些资料说明槽舌兰属高山组植物是近期通过适应辐射进行分化以适应不同生境，而且可能是生境和传粉系统共同驱动下形成的。

高山松的二倍体杂种起源-来自三个基因组的证据

利用松科植物特殊的遗传体系（叶绿体基因组一父系遗传、线粒体基因组—母系遗传、核基因组一双亲遗传），我们对高山松及其两个亲本种进行了广泛的群体取样，通过线粒体基因nadl、叶绿体基因rbcL和trnL-F基因间区以及低拷贝核基因4CL的序列分析或PCR-RFLP分析，为高山松同倍体杂种起源假说提供了翔实的遗传学证据，同时在个体水平上探讨了高山松不同群体的遗传组成、群体遗传结构、基因交流方向、群体建立过程以及杂种基因组的进化。具体结果如下： 1．细胞质基因组分析 1)线粒体基因nudl分析 本研究对油松、高山松和云南松的19个群体、295个个体的线粒体基因nadl的一个内含子进行了序列分析或PCR-RFLP分析，共检测到3种线粒体DNA单倍型-A、B和C。油松所有的取样群体仅含单倍型A;除BX群体外，所有的云南松群体仅含单倍型B; 10个高山松群体中，5个群体固定单倍型A，4个群体固定单倍型B，1个群体(ZD)分布有A和B两种单倍型。2)叶绿体rbcL基因分析 对同一组群体的rbcL基因进行序列分析或PCR-RFLP分析，共检测到两个变异位点和三种叶绿体单倍型（TT、TC和GC）。TT和GC分别是油松和云南松种特异性叶绿体单倍型，而在高山松群体里则三种单倍型均有分布，而且TC单倍型广泛地分布在7个杂种群体中，该单倍型很可能来源于点突变或第三个已灭绝的亲本。rbcL基因检测到的高山松群体分化系数很高(Gst=0.533)。 3)叶绿体trn L-F区序列分析 叶绿体trnL-F分子标记检测到的不同单倍型的差异主要是由引物“e”下游120碱基处一个多聚T结构的长度变异所致（叶绿体SSR位点）。10个高山松群体中共检测到5种叶绿体单倍型，其中两种主要的单倍型(9T和11T)分别为油松和云南松的种特异性单倍型，其他单倍型均为非典型单倍型。群体遗传结构分析表明：杂种群体表现最高的遗传多样性，而且trnL-F分析得到的高山松群体的分化系数也很高( Gst=0.443)。 总之，对高山松、油松和云南松的同一组群体取样进行的细胞质基因组分析表明：高山松群体分布有油松和云南松种特异性的线粒体和叶绿体单倍型，该细胞质DNA单倍型的地理分布为假说“高山松为油松和云南松的的二倍体杂种”提供了翔实的遗传学证据。油松和云南松在不同的杂种群体中分别做父本和母本，即两亲本在杂交过程中发生了双向基因交流。群体遗传结构分析发现高山松群体表现最高的遗传多样性，而且群体间的分化系数很高。不同的杂种群体在遗传组成上的差异表明他们经历过不同的建立和进化历史。从线粒体和叶绿体单倍型的地理分布可以看出杂种群体的建立曾经历强烈的奠基者效应和回交。青藏高原的隆升对高山松的起源、杂种群体的适应辐射以及保持产生了重要的影响。川西南和滇西北作为青藏高原的东边边界，很可能是当初云南松和油松分布的重叠区及杂交地带，即高山松的起源地。 2．核基因4CL分析 对高山松、油松和云南松的19个群体、32个个体的低拷贝核基因4CL进行了克隆及序列分析，获得的78条序列可分为两种类型（类型A和类型B）。这两种类型明显的差别是类型A相对于类型B在内含子区有- 20bp的缺失。以华山松的3条序列为外类群，对得到的78条序列进行基因谱系分析，发现所有的序列分成明显的两支，分别对应于类型A和类型B，而且每一支均包含三个种的部分序列，表明4CL基因在这三个种分化之前就已发生重复。另一个明显的特点是某个种的一条序列与另一个种的序列比其与同种的其他序列关系更近，可能因基因交流（杂交和渐渗）、非共祖、致同进化和重组等进化事件所致。三种松树中共检测到4CL基因序列的两种类型和六个亚类型，高山松群体中没有发现杂种独特的类型或亚类型。高山松和云南松共享三种序列亚类型以及最多的序列多态性，表明这两个种之间曾存在广泛的基因交流。

高山松的群体历史及其适应性进化研究

物种形成一直以来是进化生物学的一个中心议题。因为杂交能够快速创造出新的遗传变异和提高基因组重组率，加速物种形成和适应性进化，所以杂交物种形成是其重要的组成部分。但是直到最近几年，人们才逐渐意识到同倍体杂种形成的重要性和普遍性。此外，人工杂交种群结果证实了杂种的适应性起源于亲本基因的超亲分离现象，这些基因之间通过加和效应或上位效应相互连锁，并在杂种后代中逐渐固定，因此，探讨维持这种适应机制的杂种的连锁不平衡模式就显得尤为重要。到目前为止，关于自然杂种的核苷酸多态性和连锁不平衡结构的报道非常稀见，对杂种的进化历史知之更少。高山松能生长于亲本种不能正常繁殖生长的青藏高原上，这种极端环境为杂种的适应性进化和与亲本的生态隔离造就了绝佳的条件，其生态和生殖的稳定性极大地方便了我们研究植物物种形成和适应性进化的遗传机理，对高山松开展的生态学、遗传学的系列分析已使高山松成为同倍体杂种形成的经典范例。 该论文通过随机挑选7个核基因位点对5个高山松群体、3个油松群体和3个云南松群体的164个大配子体单倍体基因组进行了核苷酸多态性分析。研究发现：所有基因座位的单倍型组成和基因谱系的拓扑结构都支持高山松的多次杂交起源。高山松的平均核苷酸多态性与油松相当，θW达到0.0107;比云南松高出一倍;高于已报道的裸子植物类群遗传变异水平。高山松如此高的遗传多态性与其杂交特性和有效群体大有关。我们运用分子钟和共祖模拟分析，推测出高山松的有效群体为7.32 x 105。等位基因共祖时间模拟分析发现，杂交过程早于青藏高原的隆升，也即是说，在杂种稳定成种以前，两个亲本种之间存在广泛的渐渗杂交。此外，高山松杂种的群体间分化严重，并且在不同的群体中，我们找到了多个偏离中性的基因座位。由此说明，高山松复杂的进化历史和适应的策略区域化。 在显著偏离中性的基因座位上，选取群体历史清晰的高山松群体，对其全基因序列多态性和连锁不平衡结构进行了深入调查，以期找到选择作用位点或区域。Ara-like和Dhn1两个基因在高山松与亲本之间都没有发现固定变异。在高山松中，Ara-like基因和Dhn1基因核苷酸多态性式样和连锁不平衡结构存在明显差异，这说明在两个基因上选择作用的程度和方向不尽相同。 我们对Dhn1基因的多态性分布、LD结构和中性偏离水平进行了分析，结果表明，该基因可能在PdNX和PdLZ群体中受到平衡选择的作用。从Dhn1基因谱系结构可以看出有两种来源的等位基因造成这种平衡多态性，一种属于祖先类型，另一种是从云南松继承衍生而来。这两种等位基因之间的分化很大，极有可能造成编码蛋白的亚功能化。事实上，Dhn1编码的脱水蛋白在植物对环境的抗逆过程中发挥着重要作用。由此我们推测高山松在高海拔极端环境中的适应性进化与Dhn1基因的平衡作用有关。 对Ara-like和Dhn1基因进行HKA检测，结果表明，与Dhn1基因相比，在Ara-like基因上，双维管束亚属与单维管束亚属之间存在显著分化，沉默突变位点的分化Ksil达到了0.1392，远远高于平均水平0.0508;在双维管束亚属共发现了43个固定突变位点，其中有6个能导致氨基酸突变，它们有可能导致了Ara-like基因功能的分化。结合裸子植物近缘物种间共享多态性的普遍性，我们推测Ara-like基因可能在单维管束亚属中的进化速率加快，暗示其在单维管束亚属中的适应性进化。 最后，基因内连锁不平衡分析结果显示，随机筛选的基因座位之间不存在连锁不平衡。高山松平均的基因内LD程度非常低，仅有18%的信息位点之间显著连锁。平均基因内LD在油松和高山松中的衰减速率很快，尤其在杂种中下降最快，在不到200bp以内就降到0.1以下。 LD的结果印证了高山松的有效群体大和多次起源特性。另外，我们也怀疑杂交物种形成过程中染色体组的重组和重排频繁发生，也是造成自然杂种现有群体的LD水平低的一个主要原因。 通过LD衰减曲线估计高山松的平均单位重组率,比亲本油松高17倍，比云南松高45倍。这个结果表明，杂种共适应的基因间要维持超亲分离，需要强烈的自然选择压力，才能保持它们之间的连锁不平衡。

稻属C染色体组物种的群体遗传学和物种形成研究

植物近缘物种系统发育和物种形成过程一直以来都是植物进化生物学研究中最基本的问题之一，是人们理解自然界物种多样性产生和变化的前提。近缘物种间通常形态相似，遗传和分子水平的分化很小且常受诸如渐渗杂交、谱系分选、种内重组等微观进化事件的影响，导致植物近缘物种间系统发育和物种形成过程研究极为困难。在过去十多年中，生物技术的革新和理论方法的发展极大地推动了进化生物学研究，促进了人们对一些重要模式生物与其近缘种间的系统发育关系和物种分化过程的认识，如人、果蝇、线虫、拟南芥和玉米等。然而，迄今在植物中，许多重要类群及其近缘种的系统发育和物种形成过程研究仍不多见，包括在具有特殊重要性的栽培作物中，如稻属（Oryza L.）。由于属内包含有重要粮食作物水稻，稻属向来都是禾本科内备受关注的一个类群。本研究中，我们通过多基因序列的方法，探讨了稻属C染色体组三个近缘二倍体物种的系统发育和物种形成过程，主要研究结果如下。 为选择适宜的实验策略和保证序列数据的真实性，我们利用不同聚合酶扩增自交的栽培稻Oryza sativa ssp. japonica和异交的O. longistaminata不同类型的基因片段，采用克隆测序的方法，评估聚合酶链式扩增反应（PCR）中产生的非真实变异的状况。我们使用exTaq、exTaq和Pfu混和酶和PfuUltraTM酶三种不同聚合酶扩增了Adh1、GPA1和Waxy三个基因片段。在检测到的非真实变异中，PCR 错误的类型主要为单碱基变异和不同等位基因间重组，其中以单碱基变异为主，且突变类型以转换占绝大多数。比较不同酶扩增错误的结果表明，高保真PfuUltraTM酶对PCR反应错误有显著的改善，在扩增产物的单克隆中几乎检测不到PCR噪音，错误率仅为0.0001%，而exTaq和混和酶的错误率分别为0.096%和0.073%。从不同物种比较结果来看，exTaq酶和Pfu酶混用时在自交的O. sativa ssp. japonica内对PCR错误也表现明显的改善，但在异交的O. longistaminata中改善效应不太明显。在三个不同基因位点上，PCR扩增错误出现频率随扩增区域增长而变大。在PfuUltraTM酶的扩增产物中发现重组最少，exTaq和混和酶重组较多，且混和酶对重组改善效果不明显。基于不同聚合酶扩增错误对比研究结果，我们认为，由于能保证序列变异的真实性且不遗漏等位基因，核基因的克隆测序较宜于分离杂合个体中不同的等位基因。 基于随机挑取4个叶绿体和10个核基因位点，利用12份Oryza officinalis、8份O. eichingeri和4份O. rhizomatis材料，对稻属C染色体组三个近缘二倍体物种的系统发育关系作了深入分析。利用不同的系统发育分析方法对单基因位点序列和合并序列数据作了分析，结果表明，稻属C染色体组三个近缘种间呈多歧分支。因此，三个二倍体C染色体组物种可能经快速辐射分化形成。在不同核基因和叶绿体基因的系统发育树中各分支枝长均很短，也表明C染色体组的三个物种可能在较短时期内分化出。不同基因间拓扑结构不一致主要受谱系随机分选的影响。此外，C染色体组不同物种间的种间渐渗和不同等位基因重组对系统发育树的冲突也有影响。值得注意的是，C染色体组三个物种的辐射分化不排除由于相邻两次物种形成事件间隔时间太近、目前数据量不够而无法分辨的可能。在本研究中，我们发现，对于系统发育重建困难的类群，利用等位基因构建物种谱系树有助于挖掘不同基因间结果不一致的因素。 基于10个随机选取的核基因序列数据，利用物种水平的取样方式和群体遗传学分析方法，我们研究了稻属C染色体组三个近缘物种O. officinalis、O. eichingeri和O. rhizomatis的核苷酸多态性，并根据多态性水平和式样，推测了三个近缘种分化的历史。结果表明，在C染色体组的三个近缘种中，仅分布于斯里兰卡的O. rhizomatis的核苷酸多态性水平相对最低（θsil = 0.0038），而间断分布于非洲和斯里兰卡的O. eichingeri最高（θsil = 0.0057）。与被子植物其他类群相比，稻属C染色体组三个物种的核苷酸多态性水平显得较低，O. eichingeri的核苷酸多态性仅约为玉米及其近缘野生种的23-46%和拟南芥的35%。C染色体组内三个野生种相对较低的核苷酸多态性水平可能起因于其较小的祖先有效群体。物种形成模型分析表明，O. officinalis和其近缘种从最近共同祖先分化开后可能经历了居群缩减的历史，且自最近共同祖先分开后，三个物种彼此间并无显著的基因交流。基于分子钟粗略估算了C染色体三个物种分化时间，结果表明，三个物种彼此在很短的时期内分开，约0.63-0.68 Myr。同时，O. eichingeri在非洲和斯里兰卡两个地理宗的分异时间约为0.37 Myr，且推测斯里兰卡的O. eichingeri主要由西非经长距离扩散传播到斯里兰卡。

槽舌兰属的分子系统学研究兼叶表皮研究

槽舌兰属为(Holcoglossum schltr.)兰科树兰亚科万代兰族指甲兰亚族植物，大部分种类为中国特有种，部分种类分布到越南、泰国、缅甸等国家和地区。本研究利用ITS、trnL-F和matK序列重建了槽舌兰属的系统树，在此基础上对其和植物地理进行了初步探讨并对该属植物的叶表皮特征演化进行了探讨。具体结果如下： 1．槽舌兰的分子系统学研究及分子植物地理学 对槽舌兰属的13个种的12个种进行了取样（H. quasipinifolium未包括），而横断山地区所有已知的槽舌兰属植物的居群进行了取样，共有25个取样代表了槽舌兰属。运用ITS、trnL-F和matK序列重建了槽舌兰属的系统树。槽舌兰属得到了很强的单系支持，并且分为了从南到北的三个分支，其中高山类群得到了很强的支持，尽管该类群内部系统关系没有得到解决。本研究推测槽舌兰属是从南部的热带地区向北部扩散，并在横断山地区辐射分化。槽舌兰高山类群的辐射分化和该地区的迅速隆起密切相关。 2．槽舌兰属的叶表皮演化 在光学显微镜下和电子显微镜下，观察了21个代表槽舌兰属8个种以及5个来自Vanda concolor和 Aerides ordorata的叶表皮样品的常规特征，包括表皮细胞的形状，密度，垂周壁式样，气孔类型，气孔指数，气孔长/宽（L/W）, 气孔大小等等。槽舌兰属的气孔除H. omeiense外，其它上、下表皮均有气孔分布，是比较进化的类型。表皮细胞为多边形，垂周壁平直或弓形。槽舌兰属的上表皮细胞都大于下表皮的细胞。与万代兰族的其它类群相似。结果表明，气孔类型和气孔指数与属的系统发育关系一致，可以作为一个很好的特征。 3．槽舌兰属高山组的物种形成初探 槽舌兰属高山组植物在形态上、传粉系统以及生境都有了很大的分化，但该类群在分子序列上却几乎没有区别，本文推测该类群是近期的辐射分化形成的。

高山松（Pinus densata）同倍性杂交物种形成的生态遗传学研究

种间杂交在自然界中普遍存在。杂交可以为群体带来多方面的遗传改变，具有重要的进化生物学意义。越来越多的证据表明，同倍性杂交物种形成是一种重要物种形成途径，在动、植物物种进化中扮演着重要的角色。同倍性杂交物种形成意味着一个稳定的、可育的、与亲本种间形成生殖隔离的杂种群体建立起来，但不改变染色体的数目。这种生殖隔离被认为是通过快速的染色体重组、生态分化、或空间分离形成的。对于现存杂交种的对比分析和对同倍性杂交物种形成的理论模拟都表明，适应性分化和生态转变在同倍性杂交物种形成中起着至关重要的作用。来自于生态成种的研究也表明生态选择自身就可以导致生殖隔离的形成和新物种的形成。尽管如此，我们对同倍性杂交物种形成过程的研究仍然较多地关注于染色体重组及相应的遗传效应；对于自然选择，特别是生态选择在同倍性杂交成种过程中的作用模式缺乏全面地了解。 本研究以同倍性杂交种－高山松为研究对象，利用地理信息学技术、基于天然群体取样的性状对比分析和人工杂交手段，全面地定量描述了高山松及其亲本种间的生态分化、生态转变下的天然群体生殖适应性、以及生态选择下的形态变异和种间杂交可配性。以此探讨了高山松的杂交成种过程，生态转变和自然选择的重要性以及它们与杂交种适应性、形态变异和生殖隔离之间的关系。利用地理信息学手段，对高山松及其亲本种间的生态分化对比分析表明：高山松与其亲本种间形成了明显的生态转变；在自然选择的作用下，高山松已经具备了对于青藏高原东南缘横断山区高山地带独特的生态适应性；相对于亲本种，它的适应性特征体现为混合型，在某些性状上它高出亲本种的适应性，在另一些性状上，它体现出居中、较低或者类似于亲本种适应性；高山松适生区由于地形地貌的复杂性，往往不连续，呈间断状。基于四个反映结实效率的性状、小孢子母细胞减数分裂异常现象及花粉萌发率在种间的对比分析表明，这些反映生殖状态的指标，在三个种及群体间并没有显著差异；相对于亲本种的天然群体，居于青藏高原的高山松群体，表现出了正常的授粉效率和生殖适应性。高山松天然群体正常的生殖效率表明，它经历了生态转变过程中的选择作用，已经具备了在新生境下，繁殖发展下去的生殖适应性。 在大规模群体取样的基础上，通过对反映植物个体发育和营养状态的球果和针叶形态性状的对比分析，我们发现，高山松及其亲本种间的形态变异存在以下特征：第一，绝大多数性状，在种间和种内群体间都存在着显著的差异，并且大部分性状的差异主要体现在种间；第二，高山松在大部分形态性状上介于两个亲本种之间，少数性状表现为超亲分离、类似于某个亲本或无种间差别；第三，在多数性状上，和亲本种相比，高山松群体都拥有较大的变异幅度。第四，在临近亲本种的群体中，高山松的形态特征更类似于所临近的亲本种。上述形态变异特征及其与气象、土壤、经纬度、海拔等因子间普遍的相关性，意味着生态选择在高山松成种过程中起了重要作用。总的来说，形态性状变异的总体模式揭示出：高山松在选择作用下的遗传和表型的精炼过程中已经形成了自身适应于高原环境的、稳定而有效的形态发育模式和资源利用方式，甚至是恰当的防御机制。 本研究通过云南松×油松的单交实验和油松×高山松部分双列杂交实验，检验了高山松及其亲本种间的杂交可配性。结果表明，就平均水平而言，高山松及其亲本种间的种间杂交结实可配性低于种内杂交，但个别种间杂交组合的结实可配性可能高于种间杂交；高山松及其亲本种间正在或已经形成了部分的合子后生殖障碍；现存的高山松群体及其亲本种间的生态地理隔离可能是很有效的生殖隔离形式，一方面做为合子前生殖隔离，它能避免种间相互传粉、阻碍种间杂交的发生，另一方面做为合子后生殖隔离，它能清除掉可能存在的劣势回交产物。 综合已有的证据，我们提出了高山松同倍性杂交物种形成模型：高山松的同倍性杂交成种是与青藏高原隆升过程以及隆升过程中所产生的全新生态空间紧密相关的；青藏高原隆升导致了生态环境的剧变，创造了全新的生态位，在选择的作用下，拥有综合了双亲遗传基础的杂种基因型开始占领这个全新的生态位；在分化的生态选择的持续作用下，杂种基因型在新的生境下稳定下来，形成了独立于亲本种的资源利用方式、形态特征和繁育系统，具备了完善的生殖和生态适应性；此时，一个与亲本种间以生态隔离存在的同倍性杂交种－高山松形成了；随着分化的生态选择的持续进行,高山松与亲本种间的内在生殖隔离不断加强。

Habitat availability and heterogeneity and the Indo-Pacific warm pool as predictors of marine species richness in the tropical Indo-Pacific

Range overlap patterns were observed in a dataset of 10,446 expert-derived marine species distribution maps, including 8,295 coastal fishes, 1,212 invertebrates (crustaceans and molluscs), 820 reef-building corals, 50 seagrasses and 69 mangroves. Distributions of tropical Indo-Pacific shore fishes revealed a concentration of species richness in the northern apex and central region of the Coral Triangle epicenter of marine biodiversity. This pattern was supported by distributions of invertebrates and habitat-forming primary producers. Habitat availability, heterogeneity and sea surface temperatures were highly correlated with species richness across spatial grains ranging from 23,000 to 5,100,000 km2 with and without correction for autocorrelation. The consistent retention of habitat variables in our predictive models supports the area of refuge hypothesis which posits reduced extinction rates in the Coral Triangle. This does not preclude support for a center of origin hypothesis that suggests increased speciation in the region may contribute to species richness. In addition, consistent retention of sea surface temperatures in models suggests that available kinetic energy may also be an important factor in shaping patterns of marine species richness. Kinetic energy may hasten rates of both extinction and speciation. The position of the Indo-Pacific Warm Pool to the east of the Coral Triangle in central Oceania and a pattern of increasing species richness from this region into the central and northern parts of the Coral Triangle suggests peripheral speciation with enhanced survival in the cooler parts of the Coral Triangle that also have highly concentrated available habitat. These results indicate that conservation of habitat availability and heterogeneity is important to reduce extinction and that changes in sea surface temperatures may influence the evolutionary potential of the region.

横断山特有植物区系的物种多样性与生物地理学研究

前人对横断山区特有植物的宏生态学研究已有一定的资料积累，对横断山区在全球生物多样性保护中的关键地位和特有现象已有基本共识：（1）横断山区是全球生物多样性关键地区和生物多样性优先重点保护的热点地区之一；（2）横断山区不仅是中国的三大特有植物分布中心之一，而且是新特有中心和物种分化中心，特有现象的生态成因大于历史成因。横断山区种子植物种类丰富，且具有较高的特有现象，其中既有古特有成分也有新特有成分但更多的是新特有成分。但目前，关于横断山区特有现象与生态特征、特有种分布与物种丰富度、特有种丰富度与海拔梯度以及植被的关系等仍缺乏深入的研究。针对上述问题，本论文初步研究了横断山区（1）特有种的生活型、种子散布方式、传粉方式和繁育系统等生态特征，各生态特征之间的相关关系，以及它们的进化地位；（2）特有种的水平分布格局及环境成因；和（3）特有种和生态特征沿海拔梯度的变化规律。主要结论如下： 1．横断山区含特有植物2396个分类群（包括种、亚种和变种），隶属于372属90科。特有类群在372个属中的分布非常不均匀，约一半的特有类群（50.2%）集中分布在较少的属中（占总属数的6%），含特有类群的属大小差异很大，重要的大属是：马先蒿属、乌头属、杜鹃花属、翠雀属、紫堇属、虎耳草属、报春花属、小檗属、黄芪属、凤毛菊属、蚤缀属、橐吾属、龙胆属、景天属、柳属、苔草属、香茶菜属、凤仙花属、紫菀属、鼠尾草属和蝇子草属等，这些属多以横断山为分布和分化中心，为新特有成分。另外，地面芽植物和隐芽植物等占有绝对优势，而矮高位芽植物、高位芽植物、地面芽植物等占有较低的比例，反映了该特有区系的高山、亚高山植物区系特点，但又不乏与热带植物区系的渊源。与世界其它高山地区相比，该特有区系中的地面芽植物、隐芽植物和一年生植物有较高的比例。 2．草本、风力散布种子、昆虫传粉和两性花等为该特有植物区系的优势生态特征。除传粉方式和生活型间无明显的相互作用外，其它生态特征间都存在明显的正相关关系。定量化研究结果表明该特有区系特有种的传粉方式进化可塑性很小，处于保守（或原始）的进化地位。相反，种子散布方式和繁育系统的进化可塑性较大，处于衍生（或进化）的进化地位，是不同种系在历史发育过程中不同阶段的产物。生活型的进化地位在种间有较大的分异，具较小或较大可塑性的各占有一定的比例，因此生活型中既保留处于保守（或原始）的进化地位也有处于衍生（或进化）的进化地位，两种进化状态的生活型在该特有区系中并存，该特征不但是种系在进化早期决定的，同时也是不同种系在进化过程中获得的。 3． 特有种的分布不均匀，较高比例的特有种局限分布在较少的几个地区，北纬28-29°线是特有种丰富度重要的南北分界线。聚类分析结果表明其分布可以划分为3个物种聚集群：（1）北纬28-29°以北、北纬34°以南的藏东川西北物种聚集群；（2）北纬28-29°以南、北纬26°以北的藏东南—滇西北—川西南物种聚集群；和（3）北纬26°以南、北纬25°以北的滇西北物种聚集群。其中，藏东南—滇西北—川西南物种聚集群特有种丰富度最高，是横断山区特有种分布的核心区；滇西北物种聚集群特有种丰富度最低，藏东川西北物种聚集群特有种丰富度居中。藏东南—滇西北—川西南物种聚集群之所以特有种类丰富很有可能与该小区具有高的物种丰富度和落叶阔叶林、常绿/落叶针叶林的分布有密切的联系。在区域尺度上，横断山区总物种的分布中心与特有中心存在分异。尽管两者都处于北纬28-29°以南、北纬26°以北的藏东南—滇西北—川西南小区，但特有中心具有较小的分布范围，而总物种的丰富度中心分布范围较大。因此，我们推测特有分布中心不但与落叶阔叶林和常绿/落叶针叶林有密切的联系，而且也与物种丰富度有关。特有种与植被类型尤其是与常绿阔叶林和落叶阔叶林的关系研究对揭示特有现象的发生、性质和特点有一定的意义，有关研究尚需进一步开展。此外，海拔高差、区系物种丰富度、地理位置和单元面积为特有种丰富度地理分布的总体变异提供了74.7%的解释。 4．研究地区的南缘和东南缘有高比例的木本特有植物，而草本特有植物的比例相对最低，反映出该横断山区南缘的特有植物与热带植物区系的渊源关系，其成分多为一些古老的特有成分；而高比例和较高比例的草本特有植物在研究地区普遍存在，包括研究区域南、北的大部分地区，显然草本特有植物是横断山的优势特有成分。这种以草本特有植物为特征的高山、亚高山特有植物区系有别于我国其它两大特有植物分布中心。该特有中心的成因的最终解释还需要从物种形成（speciation���、灭绝（extinction）和扩散（biogeographic dispersal）——这三个直接影响一个地区物种数量变化的过程来考虑。 5．特有种丰富度沿海拔梯度呈“单峰” 变化曲线，在中海拔段达到峰值。与中国特有种、世界广布种相比，特有种的峰值最高，最适海拔分布范围最窄。特有率随海拔上升而逐渐增高，但在海拔5000-5500 m左右突然上升，在海拔6000 m左右达到最高值。说明（1）物种分布区和丰富度存在着正相关，即特有种具有小的分布区，而广布种的分布区较大；（2）特有率的线性变化规律反映了物种丰富度和特有现象之间的关系，即物种丰富度最大峰值以上海拔段物种数量减少，但特有率增加，说明了该特有区系的高海拔性质。 6．特有种沿海拔梯度表现出大小明显不同的物种聚集群，可能与横断山区的山地垂直气候及相应的植被类型有关。在2600-4600 m海拔段特有种数量最多，这可能与该海拔段分布着落叶阔叶林和常绿/落叶针叶林有密切的联系。特有植物沿海拔梯度可分为四个不同海拔段的物种聚集群：（1）200-1000 m；（2）1000-2600 m； （3）2600-4600 m；和（4）4600-6400 m。在对应海拔段依次分布着干热河谷稀树灌草丛、常绿阔叶林、落叶阔叶林和常绿/落叶针叶林、高山流石滩稀疏植丛。其中，分布在2600-4600 m海拔段的物种丰富度最高，1000-2600 m海拔段的物种丰富度次之，200-1000 m、4600-6400 m两个海拔段物种丰富度较低。 7．特有区系中占优势的生态特征包括草本、风力散布种子、虫媒传粉、两性花和克隆性等对海拔梯度的适应也呈“单峰” 变化曲线，但该主要特征与次要的生态特征（木本、动物散布种子、风媒传粉、单性花和非克隆性）相比，均具有较高的海拔峰值和较窄的最适分布范围，反映了主要生态特征对中、高海拔的适应特点。主要的生态特征与次要的生态特征并存构成了横断山区特有区系的基本生态特征。

中国近海典型海域沉积物中无机碳的形态研究

碳循环是影响地球环境中能量循环和物质流动的重要过程，而由于人类活动带来的大气CO2浓度升高对生态环境带来一系列的影响，如温室效应、海水酸化及全球灾害性气候增加等。海洋是地球上巨大的碳库，近海海域是连接陆地和海洋两大生态系统的关键环节，它接受着河流输入的大量陆源物质，并通过物理、化学和生物过程与大洋进行各种物质和能量交换。经过对海洋碳循环的多年研究，人们对碳在大洋中的迁移转化获得了比较清晰的认识，但对生物地球化学过程极为复杂的近海的研究还存在较多的不确定性。 元素的存在形态对其迁移转化有着重要影响，为研究近海不同形态无机碳，本文采用连续浸取方法，根据无机碳在沉积物中的结合强度，将无机碳分为交换态、弱碱结合态、强碱结合态、弱酸结合态和残渣态，分析了渤海湾、四十里湾附近海域、大亚湾和南海北部海域等中国典型近海海域表层及柱状沉积物中不同形态的无机碳含量，并讨论了其与各地球化学参数之间的关系，得到如下结论： 在各个研究区，沉积物中总无机碳的平均含量分别为：渤海湾6.16 mg/g，四十里湾附近海域7.51 mg/g，大亚湾3.08 mg/g，南海北部海域11.66 mg/g。渤海湾潮间带沉积物的无机碳含量普遍高于潮下带沉积物，四十里湾附近海域柱状样沉积物中无机碳含量一般随埋藏深度的增加而增加，大亚湾沉积物低的无机碳含量可能与低的陆源物质输入有关，南海北部海域表层沉积物无机碳含量分布表现出明显的近岸低深海高的分布特征，高的无机碳含量明显受生物活动影响。 渤海湾沉积物中各相无机碳的平均含量为氯化钠相0.63 mg/g、氨水相0.74 mg/g、氢氧化钠相0.28 mg/g、盐酸羟胺相3.13 mg/g、残渣相1.38 mg/g。四十里湾附近海域沉积物柱状样各形态无机碳含量为氯化钠相0.54 mg/g、氨水相0.36 mg/g、氢氧化钠相0.13 mg/g、盐酸羟胺相6.46 mg/g、残渣相0.02 mg/g。大亚湾沉积物中各相无机碳的平均含量为氯化钠相0.45 mg/g、氨水相0.50 mg/g、氢氧化钠相0.46 mg/g、盐酸羟胺相1.51 mg/g、残渣相0.16 mg/g。南海北部沉积物中各相无机碳的平均含量为氯化钠相0.52 mg/g、氨水相0.30 mg/g、氢氧化钠相0.17 mg/g、盐酸羟胺相3.79 mg/g、残渣相6.88 mg/g。在所研究的大部分近海沉积物中，盐酸羟胺相是沉积物无机碳的主要形态，只有南海北部海域表层沉积物比较特殊。 渤海湾潮下带沉积物中，碱浸取相（氢氧化钠相和氨水相）无机碳与沉积物总有机碳（TOC）和总氮（TN）之间存在较为紧密的联系；潮间带沉积物中，含水率、TOC、TN和粒度等地球化学参数与前3相及残渣相无机碳均有较紧密的联系。四十里湾附近海域柱状沉积物中，沉积物各参数对不同柱状样各形态无机碳的影响差异较大，位于芝罘岛附近的柱状样B主要受粒度影响，含水率、TOC和TN对离岸较近的柱状样D的前两相无机碳和崆峒岛北侧的柱状样E的氯化钠相无机碳有较大影响，沉积物各参数对崆峒岛南侧的柱状样C和离岸最远的柱状样S的影响相对较小。大亚湾沉积物各形态无机碳受环境影响的程度比其它海域弱。南海北部沉积物中，TOC对各形态无机碳影响较强，其中的氨水相无机碳与沉积物各参数间存在较为紧密的联系。 对比各海域的研究结果发现，不同无机碳形态之间，碱浸取相无机碳之间常存在正相关关系，氯化钠相作为比较活泼的无机碳形态，与其它各相之间的关系具有不确定性，弱酸浸取相无机碳与无机碳总量的关系较为紧密，残渣相与其它无机碳形态的关系一般较弱，说明此相无

Phylogenomic study of the subfamily Caprinae by cross-species chromosome painting with Chinese muntjac paints

Chromosomal homologies have been established between the Chinese muntjac (Muntiacus reevesi, MRE, 2n = 46) and five ovine species: wild goat (Capra aegagrus, CAE, 2n = 60), argall (Ovis ammon, OAM, 2n = 56), snow sheep (Ovis nivicola, ONI, 2n = 52), red goral (Naemorhedus cranbrooki, NCR, 2n = 56) and Sumatra serow (Capricornis sumatraensis, CSU, 2n = 48) by chromosome painting with a set of chromosome-specific probes of the Chinese muntjac. In total, twenty-two Chinese muntjac autosomal painting probes detected thirty-five homologous segments in the genome of each species. The chromosome X probe hybridized to the whole X chromosomes of all ovine species while the chromosome Y probe gave no signal. Our results demonstrate that almost all homologous segments defined by comparative painting show a high degree of conservation in G-banding patterns and that each speciation event is accompanied by specific chromosomal rearrangements. The combined analysis of our results and previous cytogenetic and molecular systematic results enables us to map the chromosomal rearrangements onto a phylogenetic tree, thus providing new insights into the karyotypic evolution of these species.

Phylogenetic study of complete cytochrome b genes in musk deer (genus Moschus) using museum samples

As an endangered animal group, musk deer (genus Moschus) are not only a great concern of wildlife conservation, but also of special interest to evolutionary studies due to long-standing arguments on the taxonomic and phylogenetic associations in this group. Using museum samples, we sequenced complete mitochondrial cytochrome b genes (1140 bp) of all suggested species of musk deer in order to reconstruct their phylogenetic history through molecular information. Our results showed that the cytochrome b gene tree is rather robust and concurred for all the algorithms employed (parsimony, maximum likelihood, and distance methods). Further, the relative rate test indicated a constant sequence substitution rate among all the species, permitting the dating of divergence events by molecular clock. According to the molecular topology, M. moschiferus branched off the earliest from a common ancestor of musk deer (about 700,000 years ago); then followed the bifurcation forming the M. berezouskii lineage and the lineage clustering M. fuscus, M. chrysogaster, and M. leucogaster (around 370,000 years before present), interestingly the most recent speciation event in musk deer happened rather recently (140,000 years ago), which might have resulted from the diversified habitats and geographic barriers in southwest China caused by gigantic movements of the Qinghai-Tibetan Plateau in history. Combining the data of current distributions, fossil records, and molecular data of this study, we suggest that the historical dispersion of musk deer might be from north to south in China. Additionally, in our further analyses involving other pecora species, musk deer was strongly supported as a monophyletic group and a valid family in Artiodactyla, closely related to Cervidae. (C) 1999 Academic Press.

Evolutionary trends of the mitochondrial lineage differentiation in species of genera Martes and Mustela

We compared partial sequences (402 bp) of the mitochondrial cytochrome b gene in 68 individuals of martens (Martes), weasels (Mustela) and their relatives from the Northern Hemisphere to identify the modes of geographic differentiation in each species. We then compared complete sequences (1140 bp) of the gene in 17 species of the family Mustelidae to know the spatial and temporal modes of speciation, constructing linearized trees with transversional substitutions for deeper lineage divergences and with transversions and transitions for younger lineages. Our data suggested that these lineages of Martes and Mustela differentiated in a stepwise fashion with five radiation stages from the generic divergences (stage I) to the intraspecific divergences (stage V), during the last 10 or 20 million years as the fossil evidence suggests. In the lineage of Martes, the first offshoots are of Martes flavigula, M. pennanti, and Gulo gulo (stage II), the second is M. foina (stage III), and the third are M. americana, M. martes, M. melampus, and M. zibellina (stage IV). The divergence of the lineages of Mustela is likely to have taken place concurrently with the radiations of the Martes. These divergence processes are attributable in part to the geographic allocation along the two continents, North America and Eurasia, as well as among peripheral insular domains, such as Taiwan and the Japanese Islands. In addition, the Eurasian continent itself was shown to have been involved in the species diversification in the martens and weasels.