全 文 ：青藏高原特有植物青海当归的谱系地理学初探*
张雪梅, 何兴金**
(四川大学生命科学学院, 生物资源与生态环境教育部重点实验室, 四川 成都摇 610065)
摘要: 为探讨第四纪冰期气候波动对青藏高原多年生草本植物青海当归地理分布格局形成的影响, 检测了
青海当归 16 个居群 147 个个体的核糖体内转录间隔区 (ITS) 的序列变异, 共发现了 7 个单倍型。 结果表
明除松潘居群外其余 15 个居群都拥有单倍型 H1, 青藏高原边缘的居群拥有 6 种 ITS单倍型, 其中 5 种为
私有单倍型。 谱系关系分析显示单倍型 H1 为较古老的单倍型, AMOVA 分析表明, 居群间的变异占了总
变异量的 67% , 居群遗传分化显著, 并且存在较明显的谱系地理结构 (NST>GST, P<0. 05)。 我们认为青
海当归在第四纪冰期最大一次冰期来临时退缩到青藏高原边缘的避难所, 冰期后在扩张过程中经历了奠基
者效应形成了如今的分布格局。
关键词: 青海当归; 谱系地理; 第四季; 奠基者效应; ITS
中图分类号: Q 948摇 摇 摇 摇 摇 摇 文献标识码: A摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 文章编号: 2095-0845(2013)04-505-08
Phylogeography of Angelica nitida (Apiaceae),
an endemic to the Qinghai鄄Tibet Plateau
ZHANG Xue鄄Mei, HE Xing鄄Jin**
(Key Laboratory of Bio鄄Resources and Eco鄄Environment of Ministry of Education, College of Life Sciences,
Sichuan University, Chengdu 610065, China)
Abstract: In this study, we examined nuclear ribosomal DNA internal transcribed spacer (ITS) sequence variation
of Angelica nitida, a perennial plant species that is endemic to alpine scree in the Qinghai鄄Tibetan Plateau. Seven
ITS haplotypes were detected among 147 individuals sampled across 16 populations. All populations except one
(population SP) contained haplotype (H1). However, analysis of molecular variance (AMOVA) showed that ITS
variation was mainly present among populations (67%) and that significant phylogeographical structure was evident
(NST>GST, P<0. 05). We inferred from our results that the current distribution pattern of A. nitida resulted from range
retreats and expansions during the Quaternary. During Quaternary glaciations A. nitida retreated to refugia at the edge
of the Qinghai鄄Tibet Plateau , but then expanded its range during interglacials and the current post鄄glacial period.
Key words: Angelica nitida; Phylogeography; Quaterary; Founder effect; ITS
摇 植物对气候和环境变化的响应表现为改变其
地理分布区或适应性进化 (Hallam, 1994; Etter鄄
son和 Shaw, 2001)。 而前人的研究则表明对现代
生物类群的分布格局影响最大的是第四纪 (约 2
百万年前) 以来的气候变化 (Hewitt, 1996)。 在
第四纪冰期和间冰期的交互作用下, 青藏高原植
被的变化不仅表现为植被类型的演替, 还表现为
物种的迁移和分布区的变化 (Hewitt, 2001), 很
多类群经历了迁移-扩张-再迁移-再扩张的过程,
而且这个过程极大地影响了物种的现代分布格局
植 物 分 类 与 资 源 学 报摇 2013, 35 (4): 505 ~ 512
Plant Diversity and Resources摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 DOI: 10. 7677 / ynzwyj201312178
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基金项目: 国家自然科学基金资助项目 (31070166, 31100161, 31270241) 国家基础条件平台项目教学标本子平台资助
(WEB: http: / / mnh. scu. edu. cn / )
通讯作者: Author for correspondence; E鄄mail: xjhe@ scu. edu. cn
收稿日期: 2013-01-04, 2013-04-03 接受发表
作者简介: 张雪梅 (1982-) 女, 博士, 主要从事植物系统和分子进化研究。 E鄄mail: zhangmei103127@ sina. com
和遗传结构 (Abbott 等, 2000; Petit 和Grivet, 2002)。
被称为 “世界屋脊冶 和 “世界第三极冶 的
青藏高原, 也称为全球气候变化的 “驱动机冶
和 “放大器冶 (潘保田和李吉钧, 1996), 是世界
地质史上面积最大、 海拔最高的高原 (施雅风
等, 1998)。 最早且较为全面系统的阐述该地区
谱系历史形成的研究是利用叶绿体 DNA 对高原
台面和边缘的祁连圆柏的研究 ( Zhang 等,
2005)。 近年来有关青藏高原及附近地区气候变
迁与高山物种的谱系地理研究发展十分迅速, 已
有的研究发现, 植物的地理分布格局往往反映出
他们对过去冰期气候震荡的响应 (张茜等,
2005; Meng 等, 2007; Chen 等, 2008; Yang 等,
2008; Wang等, 2009a, b; Wu 等, 2010)。 青藏
高原的隆升以及第四纪冰期不仅对我国西部地区
及东亚的气候、 自然环境和生态造成了极大的影
响 (Zhang, 1983), 而且对全球气候和环境变
化等也产生了深刻作用 (Raymo 和 Ruddiman,
1992)。 因此研究该区域内物种的遗传结构和种
群演化历史有助于理解该地区的地质和气候的演
变历史 (Hewitt, 2000)。
近年来核基因组的遗传信息也不断地用于推
测物种谱系格局的研究 (刘腾靓, 2009; 王晓雄
等, 2011)。 nrDNA 转录间隔区 ( Internal tran鄄
scribed spacer, ITS) 具有进化速率较快、 测序难
度较小的特点, 是研究较低分类阶元系统发育关
系应用最为广泛的核基因分子标记之一 (Bald鄄
win等, 1995), 近年来已应用于推测物种谱系历
史的研究。
摇 摇 青藏高原特有种青海当归 (Angelica nitida
Wolff) 是典型的靠种子传播扩散的多年生草本,
主要分布于四川西部、 甘肃南部以及青海东部,
生长于海拔 2 600 ~ 4 000 m的高山草甸和灌丛中
(Sheh等, 2005)。 前人研究表明青海当归在第三
纪上新世才开始出现, 其所在的青藏世系的演化过
程与青藏高原的近代抬升有关 (Liao 等, 2012)。
本研究旨在通过对青海当归 147 个个体的 ITS 基
因片段的测序分析来揭示该植物单倍型的地理分
布式样、 居群遗传结构等, 进而推测其在第四纪
冰期时可能的避难所和冰期后的迁移路线。
1摇 材料和方法
1. 1摇 实验材料
研究材料采自四川西部、 青海东部和甘肃南部, 覆
盖了该种的所有分布区。 按居群采样标准对青海当归进
行取样, 即每个居群随机采样 4 ~ 11 个个体, 且每个居
群内采样个体之间至少间隔 20 m, 共采集了青海当归 16
个居群 147 个个体 (表 1, 图 1)。 采集植物生长良好的
幼叶, 用硅胶快速干燥后带回实验室。 凭证标本存于四
川大学标本馆 (SZ)。
表 1摇 青海当归 16 个居群材料来源及各居群单倍型的组成和个体数
Table 1摇 Origin, sample size, haplotypes and number of individuals per haplotype for the 16 sampled population of Angelica nitida
居群采样地 Populations 样本数No.
经度
Longitude
纬度
Latitude
海拔
Altitude / m
单倍型及相应个体数
Haplotypes (No. of individul)
岷县 (Gansu, Mixian) MX 10 104毅33忆 34毅19忆 2 600 H1(10)
碌曲 (Gansu, Luqu) LQ 7 102毅4忆 33毅59忆 3 875 H1(6) H3(1)
夏河 (Gansu, Xiahe) XH 10 102毅31忆 35毅24忆 3 155 H1(10)
榆中 (Gansu, Yuzhong) YZ 11 103毅57忆 35毅46忆 3 125 H1(3) H2(8)
门源 (Qinghai, Menyuan) MY 10 101毅23忆 37毅28忆 3 150 H1(10)
大通 (Qinghai, Datong) DT 11 101毅34忆 37毅6忆 3 100 H1(11)
泽库 (Qinghai, Zeku) ZK 10 101毅27忆 35毅1忆 3 512 H1(10)
河南 (Qinghai, Henan) HN 4 101毅36忆 34毅44忆 3 640 H1(4)
同德 (Qinghai, Tongde) TD 10 100毅47忆 34毅43忆 3 425 H1(9)
班玛 (Qinghai, Banma) BM 7 100毅51忆 32毅32忆 3 800 H1(7)
久治 (Qinghai, Jiuzhi) JZ 9 100毅56忆 33毅31忆 3 800 H1(8) H3(1)
红原 (Sichuan, Honyuan) HY 9 102毅32忆 32毅47忆 3 850 H1(7) H4(2)
瓦切 (Sichuan, Waqie) WQ 10 102毅37忆 33毅7忆 3 600 H1(8) H3(2)
唐克 (Sichuan, Tangke) TK 9 102毅28忆 33毅24忆 3 400 H1(6) H3(2) H5(1)
红星 (Sichuan, Hongxing) HX 10 102毅44忆 34毅5忆 3 200 H1(10)
松潘 (Sichuan, Songpan) SP 11 104毅7忆 32毅34忆 4 000 H6(10) H7(1)
605摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 植 物 分 类 与 资 源 学 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 第 35 卷
图 1摇 青海当归 ITS单倍型在各居群中的分布图, 居群简称见表 1
Fig. 1摇 Geographical distributions of haplotypes detected in A. nitida populations. Population names correspond to those listed in Table 1
1. 2摇 DNA提取和 PCR扩增
采用改良的 CTAB 法 (Doyle 和 Doyle, 1987) 提取
总 DNA, 用 ITS4 和 ITS5 通用引物 (White等, 1990) 对
nrDNA的 ITS片段进行 PCR 扩增。 PCR 反应体系在 30
滋L体系中进行, 包括模板 DNA10-40 ng, 3 滋L PCR 反
应缓冲液, 3 滋L MgCl2 (25 mmol·L-1), 3 滋L dNTP混合
液 (10 mmol·L-1), 正反向引物各 1. 5 滋L (10 滋L mol·
L-1), TaqDNA聚合酶 0. 3 单位 (Tiangen, 中国)。 反应
程序如下: 94 益条件下变性 4 min, 随后 94 益 45 s, 54 益
45 s, 72 益 1 min, 循环 35 次, 最后在 72 益条件下延伸
7 min。 扩增得到的 PCR产物在 1%的琼脂糖胶上电泳检
测, 送上海英俊测序公司测序。
1. 3摇 数据分析
用 CLUSTAL_X (Jeanmougin等, 1998) 软件对测定
的 147 个个体的 ITS 全序列进行对位排列, 并加以手工
校对。 用 DNASP5. 0 (Librado和 Rozas, 2009) 确定单倍
型。 根据每个居群内不同单倍型的个体数目和总的个体
数来计算单倍型频率, 依照 Pons和 Petit (1996) 所描述
的方法, 用 PERMUT (available at http: / / www. pierroton.
inra. fr / genetics / labo / Software / ) 软件计算居群内的遗传
多样性 HS和居群间平均遗传多样性 HT以及居群遗传分
化系数 GST和 NST。 居群间的 GST和 NST值用 1 000 次置换
进行检验。 应用 ARLEQUIN软件包 version 3. 1 (Exeoffier
等, 2006) 中的 AMOVA (Analysis of Molecular Variance)
计算居群内和居群间的遗传变异水平, 以及单倍型分布
的 FST值 (Weir和 Cockerham, 1984) , 以进一步分析居群
的分化程度 (1 000 次置换检验)。 应用 Network 4. 6. 0. 1
(Polzin和 Daneshmand, 2003) 对青海当归检测到的 16
个 ITS单倍型进行基于简约性原则的中间连接网法分析
(Median joining networks) (Bandelt等, 1999), 并构建单
倍型网状图。 以峨眉当归 (Angelica omeiensis) 和长序当
归 (Angelica longopes) 为外类群, 用软件 BEAST 1. 6. 1
(Drummond和 Rambaut, 2007) 构建各单倍型的系统发
育关系, 模型为 GTR+I+G。 物种水平上居群间的基因流
(Nm) 和 Tajima忆 s D ( Tajima, 1989) 及 Fu忆 s FS ( Fu,
1997) 两种无限突变位点模型的中性检验方法检测及失
配分析 (Rogers 和 Harpending, 1992) 分别在软件 AR鄄
LEQUIN和 DNASP5. 0 中完成。 失配分布分析主要用不
同的单倍型之间的差异分布来评估区域范围内种群近期
是否经历过扩张, 当失配分布呈现为高低不齐或几何分
布时, 说明种群没有经历扩张; 当失配分布呈现单峰钟
形分布曲线, 说明种群近期经历了扩张。 我们还通过观
察分布和期望分布之间的偏离总方差 (sum of squared de鄄
viation, SSD) 来检验种群扩张, 当观察偏离总方差与期
望偏离总方差没有显著性差异时, 即 P>0. 05, 符合种群
7054 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张雪梅和何兴金: 青藏高原特有植物青海当归的谱系地理学初探摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
扩张模型假设 (Rogers, 1995)。 同时使用 Happending爷s
Ragedness index (RAG) 检验失配分布曲线的平滑度。
摇 摇 如果种群符合种群扩张模型, 则利用公式: 子 = 2ut
来计算种群扩张的近似世代数 t (Rogers 和 Hapending,
1992)。 其中 u是每条序列每代的突变率, 通过 u=2 滋kg
计算得到 u, 滋是每个碱基的突变率, k是被分析序列的
平均碱基数, g 代表物种每个世代所需时间。 在本研究
中, 本文的 ITS 序列的平均碱基数为 600 bp, 每个世代
的时间保守估计为 3 年 (根据我们在野外的观察和栽
培), 该种 ITS基因的平均进化速率利用 Liao等 (2012)
的分子钟数据用 Beast 和 Tracer 软件进行反推, 得到的
该种的 ITS基因的平均进化速率为 3. 5伊10-9 s / s / y (95%
的置信区间为 2. 02-5. 52伊10-9 s / s / y)。
2摇 结果
对青海当归的 16 个居群 147 个体的 nrITS进
行了 PCR扩增片段的全序列测定。 对位排列后,
序列全长 604 bp, 检测出 6 处变异位点 (表 2),
由软件 DNASP5. 0 确定了 7 个 ITS 单倍型 (H1-
H7), 单倍型在各居群的分布见图 1。 在得到的
7 个单倍型中, 单倍型 H1 分布最广, 所占的比
例最大 (80. 95% ), 除四川松潘居群外所有的
青海当归居群都有单倍型 H1, 且在每个居群中
都为主要单倍型; 单倍型 H3 分布于碌曲, 久
治, 唐克, 瓦切这 4 个居群中; 其他 5 种单倍型
都只分布在单个种群中, 单倍型 H4, H5, H6,
H7 则为青藏高原东南部居群的私有单倍型 (表
1, 图 1)。 根据居群在青藏高原范围的具体地理
位置, 我们将青海当归的 16 个居群分为青藏高
原边缘地区 (岷县, 松潘, 红原, 瓦切, 唐克,
红星, 榆中, 大通, 门源) 和青藏高原台面
(泽库, 河南, 玛曲, 久治, 班玛, 夏河, 同
德) 不同的地理居群, 青藏高原台面不具有任
何的私有单倍型。 在所研究的 16 个居群中, 青
藏高原东南部横断山区的居群 (红原, 瓦切,
唐克, 红星, 松潘) 拥有 6 种单倍型, 其中唐
克居群在所有居群中的遗传多样度最高 (表 1,
图 1)。
以峨眉当归 (Angelica omeiensis) 和长序当
归 (Angelica longipes) 作为外类群, 利用 BEAST
的 Bayes方法构建的青海当归单倍型的系统树如
图 2A, 结果表明青海当归的 7 个单倍型形成 3
个分支, 青藏高原东南部的红原和唐克居群的两
个私有单倍型 H4 和 H5 形成一个分支, 位于系
统树的基部; 松潘居群的 2 个私有单倍型 H6 和
H7 分支与其他剩余单倍型 (H1, H2 和 H3) 分
支构成姐妹群。
AMOVA分析结果 (表 3) 表明, 青海当归
在居群间的变异 (67% ) 高于居群内的变异
(33% ), 居群间存在显著遗传分化 (FST = 0. 67,
P<0. 001), 居群间的平均基因流 Nm为 0. 245。
通过 PERMUT2 程序计算得出, 居群内平均遗传
多样性 HS ( 依 se)、 总的遗传多样性 HT ( 依 se)、
居群间遗传分化 GST ( 依 se) 和 NST ( 依 se) 分别
为: 0. 152(依0. 0489), 0. 317(依0. 1146), 0. 521
(依0. 0287), 0. 638( 依0. 1681), U 统计检验显
示, NST显著大于 GST (P<0. 05), 表明青海当归
亲缘关系相近的单倍型在相同或相近的居群中发
生, 表现出明显的谱系地理结构。 通过 Network
软件构建的网状进化树显示 7 种单倍型之间的系
统关系见图 2B。 单倍型 H1 处于网络树的中心,
可能是较为古老的单倍型。
ITS单倍型碱基变异的失配分布分析表明,
表 2摇 青海当归 7 种单倍型的变异位点及个体数
Table 2摇 Variable sites of the aligned sequences of ITS fragment in the 7 haplotypes of A. nitida
单倍型 Haplotypes
变异位点 Variable sites
55 255 257 402 551 587
个体数
No. of individual
H1 A G G G C T 119
H2 A G T G C T 8
H3 A T G G C T 6
H4 G G G G C T 2
H5 G G G A C T 1
H6 A G G G A C 10
H7 A G G G C C 1
805摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 植 物 分 类 与 资 源 学 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 第 35 卷
单倍型之间成对碱基差异出现的观察频率与期望
频率趋势相似, 呈明显的单峰分布 (图 3), 失
配分布的偏离总方差 (SSD) 和平滑度 (RAG)
指数 (P>0. 05) 都支持青海当归居群经历过快速
的居群扩张, 中性检验 (Tajima忆s D、 Fu忆s FS)
不显著 (P>0. 05) (表 4), 但 AMOVA分析结果
表明有效种群大小变化范围 ( 兹0 to 兹1 ) 非常高
(表 4), 所以本文认为青海当归种群经历了扩
张。 利用当归属 ITS的进化速率推算得到的青海
当归居群扩张的时间为 0. 138 百万年前。
图 2摇 A. 基于青海当归 7 个 ITS单倍型构建的系统发育关系树, 分支上的数字分别表示贝叶斯后验概率 (BPP);
B. 青海当归 7 个 ITS单倍型的网状关系树, 树中圆圈的大小代表单倍型频率
Fig. 2摇 A. Phylogenetic relationships of haplotypes in A. nitida: Values below branches (% ) represent the Bayesian PP values;
B. Network of haplotypes: sizes of circles in the network are proportional to the observed frequencies of haplotypes
表 3摇 青海当归 16 个居群的分子遗传变异分析
Table 3摇 Hierarchical analyses of molecular variance (AMOVA) based on ITS of A. nitida
变异来源
Source of variation
自由度
Degree of
freedom
总方差
Sum of squares
变异成分
Variance components
变异比例
Percentage of
variation / %
固定指数
Fixation index (FST)
居群间 Among populations 15 25. 422 0. 1755 67. 00
居群内 Within populations 132 11. 326 0. 0865 33. 00 FST: 0. 67
总计 Total 147 36. 748 0. 2620
图 3摇 青海当归所有个体 nrDNA ITS片段数据的失配分析
Fig. 3摇 Mismatch distributions of ITS sequences of A. nitida. The dashed line shows observed values, whereas the solid line
represents expected values under a model of sudden (stepwise) population expansion
9054 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张雪梅和何兴金: 青藏高原特有植物青海当归的谱系地理学初探摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 4摇 青海当归种群扩张的中性检测
Table 4摇 Estimates of neutrality tests and expansion time of A. nitida
Group 子 兹0 兹1
SSD
(P value)
RAG
(P value)
Tajima忆s D
(P value)
Fu忆s FS
(P value)
Expansion
time(mya)
Total 3. 5 0 99999 0. 00431(0. 5412)
0. 24044
(0. 5268)
-1. 12977
(0. 1288)
-3. 35349
(0. 06160) 0. 138
子: 种群群爆发以后经过几代的时间; 兹0: 种群爆发前的种群大小; 兹1: 种群爆发后的种群大小; RAG: the Hapending爷s Raggedness指
数; SSD: 偏离总方差; Tajima忆s D、 Fu忆s FS: 中性检验指数; Expansiontime (mya): 种群扩张时间 (百万年前)
子, time in number of generations elapsed since the sudden expansion episode; 兹0 and 兹1 are pre鄄expansion and post鄄expansion populations size;
RAG, the Harpending爷s Raggedness index; SSD, sum of squared deviations
3摇 讨论
本文的研究表明青海当归 ITS 单倍型在其地
理分布区存在明显的谱系地理格局。 Qiu 等
(2011) 结合前人的研究, 总结出青藏高原植物
居群扩张的模式大致存在以下两种情况, 一是
植物遵循 “冰期生境收缩, 冰期后扩张的模式
(Hewitt, 2000)。 青藏高原边缘低海拔的地区成
为物种在冰期的避难所, 并保留了祖先单倍型,
而在青藏高原台面上则只能检测到少数几种单倍
型; 二是在第四纪冰期, 植物在青藏高原台面上
仍有部分居群存活下来并且保留了部分祖先单倍
型, 青藏高原台面的局部地区成为避难所, 从而
在高原面上有多种单倍型。 青海当归的单倍型分
布情况更倾向于第一种情况, 青藏高原东南部的
居群 (红原, 瓦切, 红星, 唐克, 松潘) 有着
较高的遗传变异和单倍型特有性。 许多研究表明
一个物种的遗传多样性在冰期避难所与间冰期扩
散的居群间会存在差异, 避难所的居群往往具有
更高的遗传多样性, 而扩散地区的居群遗传多样
性相对较低, 这是因为当物种在间冰期从避难所
向外扩张时, 伴随着奠基者效应, 居群可能会受
到一系列瓶颈作用的影响, 从而使得迁移后的
居群遗传多样性降低 ( Avise, 2000; Petit 等,
2003)。 同时, Petit 认为在避难所地区的居群,
不仅有高的遗传变异, 而且有单倍型的特有性
(Petit等, 2003)。 因此我们的研究结果表明青藏
高原东南部的横断山区很可能是青海当归在第四
纪冰期的避难所。 高原台面的居群都具有古老的
单倍型 H1, 序列变异少, 一种可能是由于青海
当归种群在冰期后扩张的过程中经历了奠基者效
应, 现存于高原台面的青海当归种群起源于第四
纪冰期存在于高原东南部避难所种群, 种群共同
经历了一次冰期后的回迁, 在回迁过程中有优势
的单倍型 H1 的个体首先占领青藏高原适宜的生
存环境, 并不断扩大其分布范围, 奠基者效应使
得所有的种群都拥有相同的单倍型 H1; 另一种
可能是现存于高原台面的这些种群是第四纪冰期
后的残余种群, 即高原台面分布的种群在冰期原
地保留, 瓶颈作用造成了种群内遗传变异的减
少。 但根据遗传漂变对单倍型的随机选择, 高原
台面的种群应该固定几种不同的单倍型, 并且单
倍型频率也会有显著的不同, 种群间的遗传变异
较大。 然而我们的研究结果表明, 这种模式在高
原台面是不存在的, 高原台面几个种群间的遗传
分化非常小, 因此, “高原台面分布的青海当归种
群在冰期原地保留冶 是不可能的。 而青藏高原东
南部的地形为其充当青海当归第四纪冰期的避难
所也提供了有利条件, 当冰川来临时, 秦岭、 云
贵高原和大巴山像屏障一样削弱了冰川的作用,
同时由于四川盆地内陆与云贵高原温暖多雨的气
候的影响, 西部南北走向的河谷以及大小盆地为
该地区植物迁移和保存提供了有利环境, 也成为
了许多植物的冰期 “避难所冶 (吴征镒, 1980;
Yang等, 2012)。 第四纪冰期被划分为 4 个阶段:
Xixiabangma (1. 17-0. 80百万年前)、 Naynayxungla
(0. 72-0. 50 百万年前)、 Guxiang (0. 30-0. 13 百
万年前) 和 Baiyu (0. 01-0. 07 百万年前), 在第
二次冰期 Naynayxungla (0. 72 -0. 50 百万年前)
以后, 冰川就变得不是很广泛和强烈了 (Zheng
等, 2002), 青海当归种群扩张的时间大约是在
0. 138 百万年前, 扩张的时间在第二次大冰期以
后, 这就说明随着冰川的减弱、 青藏高原气候的
好转和温度的回升, 青海当归扩张了种群的范围。
在青海当归居群中, AMOVA 结果显示居群
015摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 植 物 分 类 与 资 源 学 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 第 35 卷
间的遗传分化为 0. 67。 结果表明青海当归种内
变异主要来自于居群间的遗传分化, 尤其是青藏
高原东南部边缘居群间的遗传变异。 位于青藏高
原东南缘的松潘和唐克等居群都有各自的私有单
倍型, 而松潘居群与其他居群没有任何共享单倍
型, 这可能是由于生境的片段化所引起的。 青藏
高原的边缘存在一系列的高山和峡谷, 它们直接
影响了青海当归的种子扩散范围, 阻隔了居群之
间的基因流, 所以导致了青海当归在该地区遗传
分化较大。 松潘居群两个特有单倍型的形成有可
能是由于岷山的隆起成为了居群间基因交流的屏
障, 该居群的个体在适应高海拔环境的过程中衍
生出了新的单倍型。
综上所述, 青海当归所有居群 nrDNA ITS序
列变异研究的结果表明, 该物种冰期的避难所在
青藏高原东南部边缘, 青海当归种群的遗传变异
也主要发生在避难所地区, 而高原台面上经历了
共同的回迁和随后的奠基者效应, 因而在它回迁
地区的居群拥有共同的单倍型 H1, 且遗传变异
比较单一。
也参摇 考摇 文摇 献页
刘腾靓, 2009. 西藏沙棘的谱系地理学研究 [D]. 兰州大学, 硕
士毕业论文
施雅风, 李吉均, 李炳元, 1998. 青藏高原晚新生代隆升与环境
变化 [M]. 广州: 科技出版社
吴征镒, 1980. 中国植被 [M]. 北京: 科学出版社
Abbott RJ, Smith LC, Milne RI, 2000. Molecular analysis of plant
migration and refugia in the Arctic [ J] . Science, 289: 1343—
1346
Avise JC, 2000. Phylogeography: the History and Formation of Spe鄄
cies [M]. Cambridge, Massachusetts: Harvard University Press
Baldwin BG, Sanderson MJ, Porter JM et al., 1995. The ITS region
of nuelear ribosomal DNA: avaluable source of evidence on angio鄄
sperm phylogeny [J] . Annals of the Missouri Botanieal Garden,
82: 247—277
Bandelt HJ, Forster P, R觟hl A, 1999. Median鄄joining networks for
inferring intraspecific phylogenies [ J] . Molecular Biology and
Evolution, 16: 37—48
Chen SY, Wu GL, Zhang DJ et al., 2008. Molecular phylogeography
of alpine plant Metagentiana striata (Gentianaceae) [J] . Jour鄄
nal of Systematics and Evolution, 46 (4): 573—585
Doyle JJ, Doyle JL, 1987. A rapid DNA isolation procedure for small
amounts of fresh leaf tissue [J] . Phytochem Bull, 19: 11—15
Drummond AJ, Rambaut A, 2007. BEAST: Bayesian evolutionary a鄄
nalysis by sampling trees [ J] . BMC Evolutionary Biology, 7:
214. http: / / dx. doi. org / 10. 1186 / 1471-2148-7-214
Exeoffier L, Laval G, Schneider S, 2006. Arlequin version 3. 1 A鄄
vailable from http: / / cmpg. unibe. ch / software / arlequin3 /
Etterson JR, Shaw R, 2001. Constraint to adaptive evolution in re鄄
sponse to global warming [J] . Science, 294: 151—154
Fu YX, 1997. Statistical tests of neutrality of mutations against popu鄄
lation growth, hitchhiking and background selection [J] . Genet鄄
ics, 147: 915—925
Hallam A, 1994. An outline of Phanerozoic Biogeography [M]. Ox鄄
ford: Oxford University Press, 1—246
Hewitt GM, 1996. Some genetic consequences of ice ages, and their
role in divergence and speciation [J] . Biological Journal of the
Linnean Society, 58: 247—276
Hewitt G, 2000. The genetic legacy of the Quaternary ice ages [J] .
Nature, 405: 907—913
Hewitt GM, 2001. Speciation, hybrid zones and phylogeography or
seeing genes in space and time [ J] . Molecular and Evolution,
10: 537—549
Jeanmougin F, Thompson JD, Gouy M et al., 1998. Multiple se鄄
quence alignment with Clustal X [J] . Trends in Biochemical Sci鄄
ences, 23: 403—405
Liao CY, Downie SR, Yu Y et al., 2012. Historical biogeography of
the Angelica group (Apiaceae tribe Selineae) inferred from ana鄄
lyses of nrDNA and cpDNA sequences [J] . Journal of Systemat鄄
ics and Evolution, 50 (3): 206—217
Librado P, Rozas J, 2009. DnaSP v5: A software for comprehensive
analysis of DNA polymorphism data [ J] . Bioinformatics, 25:
1451—1452
Meng LH, Yang R, Abbott RJ et al., 2007. Mitochondrial and chlo鄄
roplast phylogeography of Picea crassifolia Kom. (Pinaceae) in
the Qinghai鄄Tibetan Plateau and adjacent highlands [ J] . Mo鄄
lecular Ecology, 16: 4128—4137
Pan BT (潘保田), Li JJ (李吉均), 1996. Qinghai鄄Tibetan plat鄄
eau: A driver and amplifier of the global climatic change [ J] .
Journal of Lanzhou University (Natural Sciences) (兰州大学学
报·自然科学版), 32 (1): 108—115
Petit RJ, Grivet D, 2002. Optimal randomization strategies when tes鄄
ting the existence of a Phylogeographic strueture [ J] . Geneties,
161: 469—471
Petit RJ, Aguinagalde I, de Beaulieu JL et al., 2003. Glacial refu鄄
gia: hotspots but not melting pots of genetic diversity [ J] . Sci鄄
ence, 300: 1563—1565
Polzin T, Daneshmand SV, 2003. On Steiner trees and minimum
spanning trees in hypergraphs [ J] . Operations Research Letters,
31: 12—20
Pons O, Petit RJ, 1996. Measuring and testing genetic differentiation
with ordered versus unordered alleles [ J ] . Genetics, 144:
1237—1245
1154 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张雪梅和何兴金: 青藏高原特有植物青海当归的谱系地理学初探摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Qiu YX, Fu CX, Hans PC, 2011. Plant molecular phylogeography in
China and adjacent regions: Tracing the genetic imprints of Qua鄄
ternary climate and environmental change in the world爷s most di鄄
verse temperate flora [ J] . Molecular Phylogenetics and Evolu鄄
tion, 59: 225—244
Raymo ME, Ruddiman WF, 1992. Tectonic forcing of late Cenozoic
climate [J] . Nature, 359: 117—122
Rogers AR, Harpending H, 1992. Population growth makes waves in
the distribution of pairwise genetic differences [ J] . Molecular
Biology and Evolution, 9: 552—569
Rogers A, 1995. Genetic evidence for a Pleistocene population explo鄄
sion [J] . Evolution, 49: 608—615
Sheh ML, Pu FT, Pan ZH et al., 2005. Apiaceae ( Umbelliferae)
[A]. Flora of China Vol. 14 [M]. Beijing: Science Press,
60—74
Stehlik I, Sehneller JJ, Bachmann K, 2001. Resistance or emigra鄄
tion: response of the high鄄apline Plant Eritriehium nanum (L. )
Gaudin to the ice age within the Central Alps [J] . Molecular E鄄
cology, 10: 357—370
Tajima F, 1989. Statistical method for testing the neutral mutation hy鄄
pothesis by DNA polymorphism [J] . Genetics, 7: 381—397
Wang LY, Abbott RJ, Zheng W et al., 2009a. History and evolution
of alpine plants endemic to the Qinghai鄄Tibetan Plateau: Aconi鄄
tum gymnandrum ( Ranunculaceae) [ J] . Molecular Ecology,
18: 709—721
Wang LY, Hiroshi I, Liu TL et al., 2009b. Repeated range expan鄄
sion and glacial endurance of Potentilla glabra (Rosaceae) in
the Qinghai鄄Tibetan Plateau [ J] . Journal of Integrative Plant
Biology. Available online at www. jipb. net
Wang XX (王晓雄), Yue JP (乐霁培), Sun H (孙航) et al.,
2011. Phylogeographical study on Eriophyton wallichii (Labia鄄
tae) from alpine scree of Qinghai鄄Tibetan Plateau [ J] . Plant
Diversity and Resources (植物分类与资源学报), 33 (6):
605—614
Weir BS, Cockerham CC, 1984. Estimating F statistics for the analy鄄
sis of population structure [J] . Evolution, 38: 1358—1370
White TJ, Bruns T, Lee S et al., 1990. Amplification and direct se鄄
quencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics [A].
In: Innis MA, Gelfand DH, Sninsky JJ et al (eds.), PCR Pro鄄
tocols: A Guide to Methods and Application [M]. San Diego,
California: Academic Press, 315—322
Wu LL, Cui XK, Richard IM et al., 2010. Multiple autopolyploidiza鄄
tions and range expansion of Allium przewalskianum Regel.
(Alliaceae) in the Qinghai鄄Tibetan Plateau [J] . Molecular E鄄
cology, 19: 1691—1704
Yang FS, Li YF, Ding X et al., 2008. Extensive population expan鄄
sion of Pedicularis longiflora (Orobanchaceae) on the Qinghai鄄
Tibetan Plateau and its correlation with the Quaternary climate
change [J] . Molecular Ecology, 17: 5135—5145
Yang ZY, Yi TS, Pan YZ et al., 2012. Phylogeography of an alpine
plant Ligularia vellerea ( Asteraceae ) in the Hengduan
Mountains [J] . Journal of Systematics and Evolution, 50 (4):
316—324
Zhang XS, 1983. The Tibetan Plateau in relation to the vegetation of
China [J] . Annals of Missouri Botanieal Garden, 70: 564—570
Zhang Q (张茜), Yang R (杨瑞), Wang Q (王钦) et al., 2005.
Phylogeography of Juniperus przewalskii (Cupressaceae) inferred
from the chloroplast DNA trnT鄄trnF sequence variation [J] . Ac鄄
ta Phytotaxonomica Sinica (植物分类学报), 43 (6): 503—
512
Zheng B, Xu Q, Shen Y, 2002. The relationship beween climate
change and Quaternary glacial cycles on the Qinghai鄄Tibet Plat鄄
eau: review and speculation [J] . Quaternary International, 97鄄
98: 93—101
215摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 植 物 分 类 与 资 源 学 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 第 35 卷