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马先蒿属斗叶组(Pedicularis sect.Cyathophora)包括7个种,集中分布在喜马拉雅-横断山区,该组包括了该属所有的四种基本花冠类型。斗叶组是一个单系类群已经得到分子系统学研究的认可,但是其内部各类群之间的分类和系统关系依然存在很大争议。本研究选取78个个体,利用四个叶绿体片段(matK、rbcL、trnH-psbA和trnL-F)和一个核基因片段(ITS),重建了斗叶组的分子系统。对斗叶组内分布最广、形态变异最大的大王马先蒿复合群(P.rex complex)进行了形态学研究。通过野外考察,文献研究,以及在标本馆查阅了大量标本的基础上,选取了有分类学价值的22个性状,用数量分类学的方法,对165份标本进行了形态测量,并对数据进行统计分析,对大王马先蒿复合群进行了分类修订。此外,利用磁珠富集的方法,开发了大王马先蒿(P.rex C.B.Clarke ex Maxim.)13对具有多态性的SSR引物,为进一步探讨大王马先蒿居群的遗传多样性和谱系地理学研究提供了基础资料。主要研究结果如下:
1.斗叶组的分子系统学
本文利用四个叶绿体片段和一个核基因,重建了斗叶组的系统发育。研究表明:斗叶组是一个单系类群,与前人的研究结果一致。基于ITS建立的系统树支持拟斗叶马先蒿(P.cyathophylloides Limpr.)为单系,而有喙类的华丽马先蒿(P.superba Maxim.)和斗叶马先蒿(P.cyathophylla Franch.)聚成一支。在叶绿体基因建立的系统树上,华丽马先蒿是一个单系群;分布在四川的拟斗叶马先蒿与同域分布的斗叶马先蒿成一支,二者可能存在杂交或基因渐渗。研究认为:乡城马先蒿(P.xiangchengensis H.B.Yang)应该作为斗叶马先蒿的异名处理。大王马先蒿和灌丛马先蒿(P.thamnophila(Hand.-Mazz.)Li)的关系复杂,二者很可能有高的基因交流。斗叶组是喜马拉雅-横断山区分布的快速辐射分化类群,可能存在杂交,谱系筛选和基因渐渗。
2.大王马先蒿复合群的分类学修订
用数量分类学的方法,选取了具有分类价值的22个性状,对大王马先蒿复合群的165份标本进行了形态测量,所得数据进行主成分分析和判别式分析,并根据结果对大王马先蒿复合群进行了分类学修订。研究表明:大王马先蒿洛氏变种(P.rex var.rockii(Bonati)Li)与大王马先蒿原亚种(P.rex subsp.rex)在斗和花部形态上差异较大,应提升为亚种。而大王马先蒿矮小亚种(P.rex subsp.parva(Bonati)Tsoong)、察隅亚种(P.rex subsp.zayuensis H.P.Yang)和假斗亚种(P.rexsubsp.pseudocyathus(Vaniot ex Bonati)Tsoong)与大王马先蒿原亚种的外部形态特征基本一致,均应并入原亚种。大王马先蒿立氏亚种(P.rex subsp.lipskyanaTsoong)与大王马先蒿原亚种在形态上很相似,但是其花冠紫红色,而容易与原亚种区分开来,其亚种地位不变。大王马先蒿原亚种与灌丛马先蒿原亚种(P.thamnophila subsp.thamnophila)在叶分裂程度,每轮叶数目,植株的分支情况以及花冠大小等方面均有不同,前者在这些性状上的变异范围很大,而后者相对稳定,叶子一般深裂至全裂,基本都是3叶轮生,且分枝明显,花冠长2.57cm左右。灌丛马先蒿杯状亚种(P.thamnophila subsp.cupuliformis(Li)Tsoong)与其原亚种在营养形态上有一定的不同,而野外观察到其花下唇有紫色条纹,且植株被毛而与原亚种区分开,其亚种地位不变。
3.大王马先蒿的SSR引物开发
本研究用磁珠富集的方法,构建了三个微卫星文库(AG)15、(AC)15和(AAG)10,获得阳性克隆367个,经测序分析,获微卫星序列220个。用大王马先蒿的22个个体进行引物多态性评价,得到13对有多态且扩增条带清晰的引物。通过用近缘物种灌丛马先蒿进行其通用性检测,发现有11对引物可以扩增出有效片段,其中有5对引物表现出多态性。这13对引物可用于探讨大王马先蒿居群的遗传多样性,以及其与相关类群的谱系地理学研究。