中国针茅属植物系统发育与功能性状进化研究

论文摘要

针茅属植物形成的地带性针茅草原群落是欧亚草原的主体,发挥着非常重要的作用,因此研究针茅属植物具有重要的生态和经济意义。本文旨在揭示中国针茅属植物的系统发育关系及针茅属功能性状对外界环境的适应性进化过程,因此本研究以欧亚草原的亚洲中部亚区和青藏高原亚区两大草原亚区的20种针茅属物种为研究对象,采集了株高、比叶面积、芒针长度、叶片碳含量、氮含量等30种功能性状数据。基于DNA条形码构建了针茅属系统发育树,探讨了针茅属的系统发育地位,使用SPSS对两大草原亚区功能性状进行差异性分析,之后将针茅属系统发育树与功能性状结合起来,用K值法检验了各个功能性状的系统发育信号,并使用Mesquite重建功能性状祖先状态进而分析了功能性状进化过程。得到以下结论:(1)通过重建针茅属系统发育树,确定了针茅属植物的系统发育关系。针茅属植物分为两个单系分支,光芒组、羽针组、须芒组聚为一支,拟细柄茅组单独聚为一支,同时结合形态特征,将甘青针茅独立划分为硬毛组。(2)针茅属植物的10个功能性状在亚洲中部亚区和青藏草原亚区存在显著差异(P<0.05),说明针茅属在分化发展的过程中受到所在生境的影响,由于趋异进化而演化出了不同的功能性状。(3)针茅属植物的颖形状、叶片上面覆毛情况、花果期、外稃长度、第一芒柱长度、芒针长度这6个性状具有强烈的系统发育信号(K>1),说明这些性状受到系统发育历史的强烈影响。(4)祖先状态重建显示,叶舌这一性状的祖先状态为披针形,在进化的过程中演化出不同于祖先状态的狭披针形,其余性状祖先状态不明确,这些性状后期进化出很多的表型性状,说明针茅属物种的大多数功能性状选择趋异进化。功能性状在进化的过程中,相似性状几乎聚为一支,说明这些性状仍处于继续演化阶段且在进化的过程中受到系统发育和环境的共同影响。综上所述,针茅属叶绿体4个基因联合序列构建的贝叶斯树和最大似然法树基本一致,针茅属植物分为两个单系分支,光芒组、羽针组、须芒组聚为一支,拟细柄茅组单独聚为一支。同时,通过对针茅属植物功能性状进化历史研究发现,针茅属植物大多数功能性状选择趋异进化且它们的变化是环境与系统发育共同作用的结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
•   1.1 分子系统学研究概括
•     1.1.1 分子系统学的概述
•     1.1.2 分子系统学的研究方法
•   1.2 功能性状的研究概括
•     1.2.1 植物功能性状的概述
•     1.2.2 植物功能性状分类
•     1.2.3 影响植物功能性状的生境因素
•   1.3 针茅属植物研究背景
•     1.3.1 针茅属植物概括
•     1.3.2 针茅属的属下分类系统
•     1.3.3 针茅属植物的研究现状
•   1.4 本研究的目的与意义
•   1.5 主要研究内容
•   1.6 研究路线
• 第二章 材料和方法
•   2.1 实验材料
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 功能性状采集
•     2.2.2 总DNA提取、序列
•   2.3 数据处理
•     2.3.1 功能性状的差异性分析
•     2.3.2 功能性状的主成分分析
•     2.3.3 构建系统发育树
•     2.3.4 K值法
•     2.3.5 功能性状的祖先状态重建
• 第三章 结果与分析
•   3.1 功能性状差异性比较
•   3.2 功能性状的主成分分析
•   3.3 分子序列分析
•   3.4 构建系统发育树
•   3.5 功能性状的系统发育信号分析
•   3.6 功能性状祖先状态重建
• 第四章 讨论
•   4.1 亚洲中部亚区和青藏高原亚区针茅属功能性状的差异
•   4.2 针茅属植物的系统发育地位
•   4.3 针茅属植物功能性状的谱系关系和进化
• 第五章 总结和展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
•   5.3 本文创新点
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 黑万欣

导师: 张庆

关键词: 针茅属,系统发育,功能性状,系统发育信号,祖先状态重建

来源: 内蒙古大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 内蒙古大学

基金: 国家自然科学基金(31560180),毛乌素沙地生态修复技术集成与示范(20160161)

分类号: Q941

总页数: 54

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