摘要:姜花属Hedychium J Konig是姜科植物中惟一一个从热带低海拔地区到高海拔地区都有分布的属,含有50余种,以喜马拉雅地区为现代分布中心。为止还关于该属分化起源以及形态形状进化的研究。本研究对姜花属45个物种了分子系统学的研究,应用最大简约法(Maximum parsimony)和贝叶斯法(Bayesian analysis)分别构建了姜花属的核基因ITS、叶绿体基因matK以及两基因的整合序列的分子系统树。姜花属是单系起源的,这一充分的证明。姜花属物种聚成4枝(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ),其中位于第Ⅰ枝和第Ⅲ枝的植物分布在海拔较高(1600米)的喜马拉雅地区,每个小苞片内只含有2朵小花,苞片非覆瓦状排列;第Ⅱ枝含有物种数最多,分布广泛,都分布在海拔较低(1200米)的地区,每个小苞片内含有的小花数目多于1朵;第Ⅳ枝物种附生植物,海拔(1200米与1600之间)介于第Ⅰ枝和第Ⅱ枝之间,小苞片内小花数目不定,主要分布在东南亚地区。应用BEAST软件,对姜花属分化时间估算结果,姜花属的分化与喜马拉雅的隆起联系,是8Ma和5Ma全球范围的两次大干旱,可能是导致姜花属发生属内分化的主要原因,而东南亚地区可能是现代姜花属早期分化起源的中心。将姜花属形态数据分析与分子系统分析的结果,姜花属植物是由附生生长向地生生长过渡的,而小苞片内花数目是海拔的升高或降低而减少或增加。研究以姜花属毛姜花Hedychium villosum Walpch两变种为,对其进化关系展开研究。对2变种形态学、生态学、细胞学、遗传学等的研究分析,原变种毛姜花Hedychium villosum Walpch是四倍体(2n=68),而变种小毛姜花Hedychium villosum var. tenuiflorum Walpch ex Baker是二倍体(2n=34);毛姜花的形态特征大小除了花冠管长度和花药长度,其余都大于小毛姜花的对应特征(p0.001);二者具有严格的生殖隔离机制;等位酶实验两变种的AAT酶谱相同,都只有一条带,SKD酶谱中,小毛姜花一条两条带,毛姜花则一、二、三、四条带都有。基于以上数据,,小毛姜花是毛姜花的同源二倍体祖先。二者分别物种的定义,因此它们应被定位成两个独立的物种,Soltis等的命名原则,将变种小毛姜花命名为Hedychium diplovillosum F YuJY Gao。关键词:姜科论文姜花属论文分子系统树论文毛姜花论文同源多倍化论文物种形成论文
摘要5-7
ABSTRACT7-9
第1章 研究背景9-12
第2章 姜花属植物分子系统学研究12-44
1 实验14-18
1.1 实验14-18
2 研究方法18-25
2.1 分子标记(ITS和matK)的选择18
2.2 具体实验方法18-25
2.2.1 总DNA提取18-19
2.2.2 PCR扩增19-21
2.2.3 DNA测序21
2.2.4 序列比对以及校正21-22
2.2.5 系统发育分析22-23
2.2.6 分化时间估算23
2.2.7 姜花属植物形态学研究23-25
A 形态学数据的选取和形态学数据矩阵的构建23-24
B 形态学性状和系统树的整合(MAPPING)24-25
3 结果25-37
3.1 ITS序列分析25-27
3.2 matK序列分析27-29
3.3 整合序列29-31
3.4 分化时间估算结果31-32
3.5 形态学形状和系统树的整合32-37
4 讨论37-44
4.1 ITS与matK进化比较37-38
4.2 分子系统进化与姜花属系统38-39
4.3 姜花属地理分布与姜花属系统39-41
4.4 姜花属植物分化时间41-42
4.5 姜花属形态特征进化与姜花属系统42-44
第3章 毛姜花2变种进化关系研究44-60
1 实验48
2 研究方法48-50
2.1 分布、生境调查、物候观测以及形态数据测量48-49
2.2 染色体计数实验49-50
2.3 等位酶实验50
2.4 数据处理50
3 结果50-54
3.1 分布、生境和物候50-51
3.2 形态学数据测量和染色体计数51-53
3.3 等位酶电泳分析53-54
4 讨论54-60
4.1 毛姜花2变种进化关系54-56
4.1.1 毛姜花2变种的染色体倍性关系54
4.1.2 生境调查和物候观测54-55
4.1.3 毛姜花两变种形态特征观察比较55
4.1.4 遗传学证据55-56
4.2 毛姜花2变种分类地位以及命名56-60
4.2.1 物种定义探讨56-57
4.2.2 毛姜花2变种分类定位57-58
4.2.3 毛姜花2变种命名58-60
第4章 小结60-62
1 姜花属系统发育研究60
2 毛姜花2变种进化关系60-62