昆明植物所在苏铁属植物研究中取得新进展

昆明植物研究所 冯秀彦、刘健 2016-06-29

  苏铁属(Cycas植物是现存最原始的种子植物,其起源可追溯到晚二叠纪,中生代晚三叠纪至早白垩纪最为繁盛,晚白垩纪时逐渐衰退。鉴于苏铁植物研究的科学价值及其保护的迫切性,苏铁属植物一直是植物学和保护生物学的研究热点之一。IUCN的苏铁专家组一直致力于苏铁植物的保护(http://cycadconservation.org);在我国苏铁属所有种类都被列为国家一级保护植物。 

  中国科学院昆明植物研究所龚洵研究组一直致力于苏铁属植物的系统发育、保护生物学的研究,并结合地质历史事件和地质历史上的气候变迁来探讨其物种多样性和遗传多样性的起源、演化,为其有效保护提供理论依据。近年来,课题组的冯秀彦博士和刘健博士在对中国西南地区苏铁属植物全面的野外考察和研究材料采集的基础上,采用多基因片段对一些因形态相似、分布区重叠、分类地位存在争议的滇南苏铁复合群(C. diannanensis complex)和叉孢苏铁复合群(C. segmentifida complex)进行了物种界定,并结合形态特征对其做了分类处理,将元江苏铁和多胚苏铁归并到滇南苏铁中,叉孢苏铁复合群中的8个类群处理成叉孢苏铁和贵州苏铁(C. guizhouensis2个种;在此基础之上,研究了贵州苏铁和滇南苏铁的遗传多样性和遗传结构的分化,并对其种群历史动态进行了推测,为其有效合理保护提供了理论依据。 

  另外,在野外调查中首次观察到了仅基于营养体发表于1996年的灰干苏铁(C. hongheensis)的大小孢子叶,对其做了补充描述,并基于多个DNA片段的研究结果确定了其系统学位置;还通过人工授粉得到了灰干苏铁的种子并育成苗,使得其有效保护和回归引种成为可能。 

  以上研究得到NSFC-云南联合基金(U1136602)的资助,发表的部分文章如下: 

  1 Species delimitation, genetic diversity and population historical dynamics of Cycas diannanensis (Cycadaceae) occurring sympatrically in the Red River region of China”发表在Frontiers in Plant Science上,2015, 6: 696. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4562272/ 

  2 Species delimitation of the Cycas segmentifida complex (Cycadaceae) resolved by phylogenetic and distance analyses of molecular data”发表在Frontiers in Plant Science上,2016, 7: 134. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4753401/  

  3 Middle-Upper Pleistocene climate changes shaped the divergence and demography of Cycas guizhouensis (Cycadaceae): Evidence from DNA sequences and microsatellite markers”发表在Scientific Reports上,2016, 6: 27368.  http://www.nature.com/articles/srep27368  

  4 Supplementary description of Cycas hongheensis (Cycadaceae) from Yunnan, China and its phylogenetic position”发表在Phytotaxa上,2016, 257 (1): 071–080. http://www.biotaxa.org/Phytotaxa/article/view/phytotaxa.257.1.5/0 

  滇南苏铁复合群单倍型网状图 

  叉孢苏铁复合群19个居群的NJ树(A)和Structure聚类分析(B 

  灰干苏铁的植株(A)、大孢子叶(B)、小孢子叶(C)、羽叶(D)和种子(E