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摘要沙参属(Adenophora Fisch.)是桔梗科风铃草族中的多年生草本，主要分布于中国及周边国家和地区，约包含70个物种，中国有38个种，特有种23个。沙参属与风铃草属相近，两者的差别在于沙参属物种的花柱周围环绕着一个环状或筒状的花盘结构，其它性状非常相似，其亲缘关系仍有待于研究。沙参属是形态变异非常大的类群，营养器官和花部器官都表现出高度的变异性，给物种界定造成了极大的困难。沙参属曾被划分为组或亚组的分类等级，但这种处理受到很多质疑，FloraofChina因而没有采用组的等级。沙参属存在物种界限不清楚，与风铃草属的关系不明确的问题。此外，通过对沙参属典型复合体居群遗传分化的研究，有助于理解沙参属的物种形成机制，理解物种多样性及其地分布规律。为此，本论文在族、属及物种复合体三个层面对沙参属开展分子系统学研究，旨在揭示其系统发育关系的同时，探讨其物种形成机制。<br>　　基于6个叶绿体分子标记和核基因ITS的数据，我们重建了风铃草族的系统发育关系。我们的系统发育树分为A和B两大分支，24个小分支，其中18个都含有风铃草属物种，另外6个对应6个属，即Feeria，Homocodon，Jasione，Peracarpa，Trachelium和Favratia，非风铃草属物种嵌于风铃草属中，可见风铃草属不是单系。两个主要分支与花粉孔数和果实开裂方式相关。A分支的物种花粉3孔，果实开裂方式为基部孔裂，核心风铃草属的物种位于这个分支。B分支的物种花粉4(5-15)-孔，果实绝大多数在中上部孔裂。沙参属位于B分支，与中国西南地区花柱基部有微微隆起的腺体结构的风铃草属物种一起形成一个单系小分支。基于系统发育单系性的考虑，结合形态特征，我们重新界定了风铃草族属的范围。在目前承认的28个属中，保留五个属，修订五个属，恢复三个属，成立三个新属，归并六个属，留下四个存疑问题。我们明确了沙参属的系统位置与范围，确认了原属于风铃草属的7个物种应归入沙参属。我们估算沙参属的冠群分化时间约为9.53MYA。<br>　　我们通过比较基因组分析开发了沙参属61个高分辨率叶绿体分子标记，并结合使用核基因ITS和PPR，采用高通量扩增与测序体系获取沙参属75个物种、338个样品的67个分子标记。基于叶绿体基因的系统发育关系呈现17个单系小不一的分支，枝长较短，表现出辐射性物种形成的特点。用间接标定法估算出沙参属的多样化事件集中在上新世，环境动荡促进了沙参属的适应性辐射分化，不同物种在不同区域占据特有的生态位。沙参属起源于中国西南地区，常形成不同的复合体，复合体内不同物种占据不同的分布区，物种之间属于平行演化关系。核基因的单系性、分辨率和支持率不如61个叶绿体分子标记的联合结果。数据处理时发现核分子标记的consensus有微小的差异，特别是在多倍体物种中有所体现，但由于数据信息有限，无法确定其亲本来源判断多倍化事件的真相，解析多倍体物种的系统发育关系还需要使用更多信息量的核基因。<br>　　我们选择95份薄叶荠苊复合体的样品，覆盖其分布范围，利用叶绿体基因组和大量核基因的数据对薄叶荠苊复合体的物种进行分析。叶绿体基因组数据的分辨率很高，将该复合体内部划分为8个高支持率的分支。与叶绿体分子标记的结果相比，我们解析出三个新的分支，分别是位于江苏省长江以南的A.trachelioidessspgangsuensis，位于黄山高海拔地区的A.trachelioides新的群体以及太行山以西的A.petiolata群体。A.petiolata两个亚种A.petiolatassp.hunanensis和A.petiolatassp.huadungensis在系统发育树上聚在一起，分化不大，其分布范围极广，在整个华南和华东地区都有分布。A.remotiflora自成单系，占据东北，朝鲜半岛和日本。A.trachelioides另外的两类居群位于华北地区和黄河以南的山东、江苏省。各物种支系的遗传分化显著，物种分布都占有独立的分布区，这一结果对该复合体的分类处理很有启示意义。虽然我们从总DNA测序中开发了大量核分子标记，但由于序列冲突严重，无法重复叶绿体基因组的物种关系，我们对核基因的开发与利用方法进行了探讨。<br>　　本研究通过不同的技术手段，获取风铃草族、沙参属和薄叶荠苊复合体三个等级的叶绿体和核基因分子标记，我们使用了基于高通量扩增与测序的实验和分析体系，是DNA条形码、群体遗传学和系统发育基因组学研究可以参见的方法。