漆树科漆属的系统发育和生物地理研究 ——兼论漆酚的多样性与进化意义

论文摘要

漆属[Toxicodendron（Tourn.）Mill.]隶属于漆树科（Anacardiaceae）广义盐肤木复合群（Rhus complex）,常为落叶乔木或灌木,稀为木质藤本;约30种,主要分布北美和东亚的温带地区,有少数种类延伸至新热带地区和东南亚地区。前人对漆属温带地区物种进行系统发育分析,由于缺少对热带类群的取样,故所构建的系统发育树并没有很好的解决属内的系统发育关系。本研究通过增加漆属植物热带类群的取样对其系统发育关系和生物地理进行全面分析,重建漆属的系统进化关系,并综合古生物学,古气候学,分子等方面证据探讨漆属的起源和现代分布格局形成机制。另外漆酚是漆树科植物独有的化学成分,具有很好的抗氧化、抗肿瘤、抗病毒等生物活性,极具药物和工业生产开发价值。通过收集整理漆树科植物漆酚的结构特征和重建其演化历史,从而探讨漆树科植物漆酚来源和演化关系。1、分子系统发育研究基于核基因ITS、ETS、NIA-i3和叶绿体基因trnL-F和ndhF所构建的系统树中,揭示漆属为单系类群;属内主要分为与地理分布格局相对应的两大支,其中CladeⅠ为裂果漆组（Sect.Griffithii）,即是热带类群的一支;其中来自巴布亚新几内亚的Toxicodendron lamprocarpum与sect.Griffithii为姐妹类群;CladeⅡ包含了漆树组（Sect.Venenata）、单叶漆组（Sect.Simlplicifolia）和毒漆藤组（Sect.Toxicodendron）,为温带类群支系;其中漆树组分成三个独立分支。来自东南亚地区单叶漆组的Toxicodendron borneense（Stapf）Gillis和毒漆藤组的Toxicodendron nodosum（Blume）Gillis形成姊妹群;剩余的毒漆藤组类群形成一个分支。2、地理起源与演化历史北半球在始新世被一个热带植物群广泛覆盖,即泛北热带植物区系。泛北热带植物区系之后的北温带植物是如何适应气候变化的研究已成为了解该地区现代生物地理演化复杂性的一个重要挑战。漆属植物分布于亚洲和北美的温带至热带地区,可作为研究泛北热带植物区系之后生物地理复杂性演化的一个很好的例子。本研究涵盖了整个漆属的代表物种和生物地理分布范围,利用三个核基因片段（ITS,ETS和NIA-i3）和两个叶绿体片段（ndhF和trnL-F）,以及用三个化石记录作为校准点,使用贝叶斯方法对分化时间进行估算。使用RASP和BioGeoBears重建祖先起源地分析。分析结果表明:漆属在始新世晚期起源于泛北热带植物区系的新世界地区,起源时间约为37.68 Ma[95%后验置信区间（HPD）:27.99-46.18Ma]。随后,它逐渐分化为温带类群和热带类群,在渐新世到中新世早期通过北大西洋陆桥迁移到东亚。中新世期间,在亚洲大陆和东南亚之间发现了两次热带元素迁移事件,分化时间分别约在20.91 Ma（95%HPD:13.14-28.34 Ma）和14.33 Ma（95%HPD:10.06-19.84 Ma）。本研究结果表明在北美和南美之间的生物地理交流受限的情况下,突显出北大西洋陆桥和东亚在北半球泛北热带植物区系之后植物分化中的重要性。3、漆酚的多样性与进化意义漆酚是漆树科植物独有的化学成分,主要分布在漆属植物中,具有很好的抗氧化、抗肿瘤、抗病毒等生物活性,极具药物和工业生产开发价值。本文通过对国内外有关漆树科各类群的漆酚数据的搜集和整理,开展漆树科漆酚的多样性与分布情况的综合统计。同时在利用核基因ETS和叶绿体基因rps16和trnL-F重建漆树科系统发育树的基础上,探讨漆酚在漆树科及各属间的起源和演化关系。统计表明漆树科漆酚具有较高的多样性,在其苯环和-R链上都有很大的变异。另外也发现漆酚仅存在于漆亚科中,是漆亚科的一个重要的界定特征。基于漆酚苯环结构和-R链特征的祖先性状重建分析表明漆树科的漆酚由邻苯二酚向间苯二酚演化,而漆酚-R链的十五烃（烯）基向十七烃（烯）基平行演化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
•   1.1 漆树科简介
•   1.2 漆属的研究背景
•     1.2.1 漆属的分类史
•     1.2.2 漆属的地理分布
•     1.2.3 漆属的系统发育研究
•     1.2.4 漆属的生物地理演化研究
•     1.2.5 漆属植物的漆酚研究
•   1.3 研究意义与目的
•     1.3.1 研究意义
•     1.3.2 研究目的
• 第2章 漆属的分子系统学研究
•   2.1 材料与方法
•     2.1.1 实验材料
•     2.1.2 DNA提取、PCR扩增及测序
•     2.1.3 一致性检验
•     2.1.4 系统发育分析
•   2.2 结果
•     2.2.1 核基因ETS、ITS和NIA-i3序列的系统发育分析
•     2.2.2 叶绿体基因ndhF和trnL-F分析
•     2.2.3 核基因和叶绿体基因联合分析
•   2.3 讨论
•     2.3.1 漆属单系地位在盐肤木复合群中的关系
•     2.3.2 属内的系统发育关系
•     2.3.3 核基因数据和叶绿体基因数据构建的分子系统树冲突
• 第3章 漆属的生物地理演化
•   3.1 材料与方法
•     3.1.1 分化时间估计
•     3.1.2 化石校准点
•     3.1.3 祖先起源地分析
•   3.2 结果
•     3.2.1 分化时间估计
•     3.2.2 祖先起源地分析
•   3.3 讨论
•     3.3.1 漆属在新世界泛北植物区系起源
•     3.3.2 漆属植物通过NALB传播至东亚
•     3.3.3 东亚是漆属植物的多样化中心
• 第4章 漆酚的多样性与进化意义
•   4.1 方法与材料
•     4.1.1 漆酚数据收集
•     4.1.2 系统发育数据选取与分析
•     4.1.3 漆酚演化历史分析
•   4.2 结果
•     4.2.1 系统发育分析
•     4.2.2 漆酚的演化
•     4.2.3 漆树科植物漆酚的分布
•   4.3 讨论
•     4.3.1 漆酚是Anacardioideae亚科的一个重要特征
•     4.3.2 漆酚在Anacardioideae亚科内的性状演化
•     4.3.3 漆酚的多样性
• 第5章 结论
•   5.1 结论
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果
• 附录1. 分子系统分析类群的凭证标本信息及Gen Bank登录号。—表示数据缺失 Appendix 1. Voucher information and Gen Bank accessions of the taxa used in thephylogenetic study. —represents missing data
• 附录2. 基于RASP分析漆属的起源地 Appendix 2. Reconstruction of ancestral distributions in Toxicodendron base on RASP.

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 蒋颖

导师: 聂泽龙

关键词: 漆属,系统发育,生物地理,起源,漆酚,分子进化

来源: 吉首大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 吉首大学

分类号: Q949.754.4

DOI: 10.27750/d.cnki.gjsdx.2019.000154

总页数: 77

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