半蒴苣苔復(fù)合群的多樣性、地理分布和物種界限

李佳慧 黃章平 盧永彬 覃信梅 黃俞淞 李惠敏 張強

摘 要：? ?半蒴苣苔（Hemiboea subcapitata），為苦苣苔科半蒴苣苔屬多年生草本植物。該種形態(tài)變異幅度大，曾包括多個變種;分布范圍廣，在多種類型的生境基質(zhì)上皆有分布。該研究的材料包括典型半蒴苣苔和與之近緣且曾被歸為其變種的翅莖半蒴苣苔（H. pterocaulis），以及新發(fā)現(xiàn)的與兩者形態(tài)上分別最相近的另兩種變異類型，對其關(guān)鍵形態(tài)、微形態(tài)的多樣性進行了描述和比較;結(jié)合查閱標本、文獻資料以及長期的野外追蹤調(diào)查，統(tǒng)計分析了半蒴苣苔不同類型間的地理和生境分布;通過DNA證據(jù)，初步重建各物種及變異類型間的系統(tǒng)發(fā)育和單倍型進化關(guān)系。結(jié)果表明：（1）通過莖、葉、花和開花物候等多性狀組合能夠區(qū)分半蒴苣苔復(fù)合群各類型。（2）半蒴苣苔復(fù)合群四類型間在葉表皮細胞形狀和氣孔分布等方面無區(qū)別，而在表皮毛的有無、復(fù)表皮層數(shù)、維管束數(shù)量和排布存上存在差別，或有助于分類。（3）典型半蒴苣苔廣泛分布于我國中部至南部，向南延伸至越南北部，在石灰?guī)r、丹霞等生境基質(zhì)上皆有分布;翅莖半蒴苣苔僅分布于廣西桂林市小部分區(qū)域的喀斯特山石灰?guī)r基質(zhì)上;另兩種變異類型分布更為狹域，僅分布于桂林市永?？h一個或相鄰的數(shù)個喀斯特山石灰?guī)r基質(zhì)上。（4）DNA單倍型網(wǎng)絡(luò)圖分析表明，半蒴苣苔復(fù)合群四類型各自獨享單倍型;重建的分子系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系表明，金鐘山居群與翅莖半蒴苣苔聚為一支，兩者親緣關(guān)系最近但相互之間不成單系，金鐘山居群是否為獨立物種還需更多證據(jù)加以檢驗;半蒴苣苔與永福半蒴苣苔兩者間互為單系，支持兩者為獨立物種。

關(guān)鍵詞：? 半蒴苣苔復(fù)合群， 分類， 系統(tǒng)發(fā)育， 形態(tài)， 地理分布， 物種界定

中圖分類號：? ?Q944

文獻標識碼：? ? A

文章編號：? ?1000-3142（2020）10-1477-14

Diversity， geographical distribution and species boundary of the Hemiboea subcapitata complex

LI Jiahui1， HUANG Zhangping2， LU Yongbin2， QIN Xinmei2， HUANG Yusong2， LI Huimin1， ZHANG Qiang2*

（ 1. Key Laboratory of Ecology of Rare and Endangered Species and Environmental Protection （Guangxi Normal University）， Ministry of Education， College of Life Sciences， Guangxi Normal University， Guilin 541006， Guangxi， China; 2. Guangxi Key Laboratory of Plant Conservation and Restoration Ecology in Karst Terrain， Guangxi Institute of Botany， Guangxi Zhuang Autonomous Region and Chinese Academy of Sciences， Guilin 541006， Guangxi， China ）

Abstract：? ?Hemiboea subcapitata is a group of perennial herbs in Gesneriaceae， which has great morphological variations and large distributional range， growing on various edaphic substrates in different habitats. In this study， focusing on Hemiboea subcapitata， H. pterocaulis， and two other related variations， we investigate and describe the diversities of the morphology and micromorphology; outlined the geographic distributions and habitats by consulting specimens and literature， and long-term field surveys; in addition， the phylogenetic relationship and haplotype network among all types are inferred based on DNA data of the nuclear ITS sequences. The results were as follows： （1） Different variations of the Hemiboea subcapitata complex are able to be distinguished through the combination of multiple traits from stems， leaves， flowers and phenology. （2） The leaf cross-section anatomical micromorphologies are highly similar in terms of basic tissue compositions， epidermal cell shape and stomatal distribution， while there are differences in presence versus absence of the epidermal hair， number of the vascular bundles and arrangement， which are seemingly helpful for the classification. （3） Typical H. subcapitata is widely distributed in central and South China and extends to North Vietnam， growing on different types of rocks， e.g. limestone and sandstone in the limestone region and/or Danxia landform etc.， and H. pterocaulis possesses a narrow range in Guilin， Guangxi and is endemic to limestone， while other two types are only distributed in one or a few adjacent limestone hills in Yongfu County， Guilin and restricted to limestone substrates as well. （4） The haplotype network show that each type of H. subcapitata complex has its own unique and unshared haplotypes; the molecular phylogenetic relationships indicate that Hemiboea sp. and H. pterocaulis group together， but the monophyletic lineage consisting of all indivuduals of the former type （i.e. Hemiboea sp. from Jinzhongshan） is nested within the latter; H. subcapitata and H. yongfuensis are reciprocally monophyletic， supporting both of them as independent species. In conclusion， at least three indenpendent species are able to be indentified as the H. subcapitata complex. The sympatric distribution of all the four variations in South China， and even the coexistence of the three of them at the same sites in the same limestone hills do not necessarily mean sympatric speciation， though they likely diverged sympatrically via key trait change（s） such as phenological transition of different flowering times that can have resulted in reproductive isolation.

Key words：? Hemiboea subcapitata complex， classification， phylogeny， morphology， geographical distribution， species delimitation

苦苣苔科（Gesneriaceae）半蒴苣苔屬（Hemiboea C. B. Clarke）（Clarke， 1888）半蒴苣苔（H. subcapitata C. B. Clarke）植物主要生長在中國的華中和華南以及越南北部海拔100～2 100 m的山谷、丘陵和山脈中的巖石裂縫、石灰?guī)r、礫巖、花崗巖或砂巖巖石表面的腐殖質(zhì)中（Wang et al.， 1998;韋毅剛等，2010）。根據(jù)《中國植物志》（Wang et al.，1990）和《中國苦苣苔科植物》（Li & Wang，2005）的記載：半蒴苣苔為多年生草本;莖直立，散生紫褐色斑點，不分枝;葉對生連基抱莖，稍肉質(zhì)，全緣或中部以上具淺鈍齒，頂端急尖或漸尖，基部常不相等，具葉柄，合生后呈船形，葉片表面、維管束及葉肉周圍散生蠕蟲狀石細胞;聚傘花序腋生或假頂生;總苞球形，頂端具突尖，無毛，開裂后呈船形;萼片5，離生;花冠筒外疏生腺狀短柔毛，內(nèi)面基部上方有一毛環(huán)，口部上唇2淺裂，下唇3淺裂，裂片均為半圓形;花藥頂端相連，退化雄蕊3，中央1個，側(cè)面2個，頂端小頭狀，分離;花盤環(huán)狀;子房線形，柱頭鈍，略寬于花柱;蒴果線狀披針形;花期9月—10月，果期10月—12月。

該種分布范圍廣，形態(tài)變異幅度大，其物種及種下分類幾經(jīng)變動。在Flora of China中，早期發(fā)表的7個種或變種Hemiboea henryi Clarke（Clarke，1888）、H. henryi Clarke var. major Diels（Diels，1900）、H. subcapitata Clarke var. intermedia Pamp.（Pampanini & Silvestri，1910）、H. marmorata Lévl.（Léveillé，1911）、Didymocarpus hwaianus S. Y. Hu（Hu，1980）、H. subcapitata Clarke var. denticulata W. T. Wang ex Z. Y. Li（李振宇，1983）和 H. subcapitata Clarke var. sordidopuberula Z. Y. Li（李振宇，1987）都被歸并為半蒴苣苔（Wang et al.，1998）。隨后，李振宇（2004）在廣西桂林發(fā)現(xiàn)一類與半蒴苣苔形態(tài)較為相似，但莖具翅且花期完全不同的群體，將其作為半蒴苣苔的變種，即翅莖半蒴苣苔（H. subcapitata var. pterocaulis Z. Y. Li）。在之后的系列論著中，半蒴苣苔被認為只包括半蒴苣苔原變種（H. subcapitata var. subcapitata）、廣東半蒴苣苔變種 （H. subcapitata var. guangdongensis） 以及翅莖半蒴苣苔變種（Li & Wang，2005;韋毅剛等，2010）。最近，基于形態(tài)、物候和分子系統(tǒng)發(fā)育的證據(jù)，翅莖半蒴苣苔變種提升為獨立物種 H. pterocaulis （Z. Y. Li） J. Huang， X. G. Xiang & Q. Zhang（Huang et al.，2017）。 此外，系統(tǒng)發(fā)育研究表明，廣東半蒴苣苔變種與半蒴苣苔、翅莖半蒴苣苔的系統(tǒng)關(guān)系較遠，但與短莖半蒴苣苔（H. subacaulis Hand. -Mazz.）最為近緣，為獨立物種H. guangdongensis （Z. Y. Li） X. Q. Li & X. G. Xiang（Li et al.，2019）。

在對半蒴苣苔及其近緣物種的野外多樣性調(diào)查中，我們先后發(fā)現(xiàn)分別與典型半蒴苣苔和翅莖半蒴苣苔在形態(tài)上較為相似的未見報道的新類型。兩種新類型皆發(fā)現(xiàn)于廣西桂林金鐘山，且與典型半蒴苣苔混生在同一喀斯特山頭石灰?guī)r基質(zhì)上。其中：一類分布于金鐘山附近多個毗鄰的喀斯特山石灰?guī)r基質(zhì)上，與翅莖半蒴苣苔的花、果在形態(tài)和物候期都幾乎無差別，但在莖的形狀、粗壯程度和植株大小上有較明顯的差別[暫稱之為金鐘山居群（Hemiboea sp.），圖1： D];另一類只發(fā)現(xiàn)于一個喀斯特山石灰?guī)r基質(zhì)上，在形態(tài)上與典型半蒴苣苔最相似，但在莖形態(tài)和花色上有所不同[稱之為永福半蒴苣苔（Hemiboea yongfuensis），圖1： B]（Huang et al.，2020）。本研究將半蒴苣苔、翅莖半蒴苣苔、金鐘山居群和永福半蒴苣苔統(tǒng)稱為半蒴苣苔復(fù)合群。

形態(tài)高度相似的近緣物種間的物種劃分，一直是分類學的基本難題之一?？λ固厣硰?fù)雜多樣，植物物種豐富且特有狹域分布物種眾多（Hou et al.，2010;韋毅剛等，2010;于勝祥等，2017）。近年來，針對我國南部喀斯特地區(qū)苦苣苔科植物的系統(tǒng)發(fā)育研究表明，依據(jù)形態(tài)建立的分類單元特別是屬，通常為非單系類群（Wang et al.，2011;Weber et al.，2011a，b）。復(fù)雜的形態(tài)趨同演化、平行演化和快速形態(tài)演變可能是導(dǎo)致傳統(tǒng)分類不自然的關(guān)鍵原因（盧永彬等，2017）。半蒴苣苔及其變種在分類上的反復(fù)變動表明，僅依據(jù)形態(tài)特征難以對其正確地分類劃分（Huang et al.，2017;Li et al.，2019）。因此，本研究詳細對比半蒴苣苔復(fù)合群的形態(tài)、微形態(tài)多樣性及地理分布，通過居群取樣，利用核核糖體ITS序列，初步重建半蒴苣苔復(fù)合群內(nèi)的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，構(gòu)建單倍型網(wǎng)絡(luò)圖（haplotype network），并在此基礎(chǔ)上探索其物種界限。

1 材料與方法

1.1 材料

對我國浙江、貴州、湖南、湖北、廣西等半蒴苣苔分布地進行了野外實地考察，并分別引種了典型半蒴苣苔、永福半蒴苣苔、翅莖半蒴苣苔和金鐘山居群各50、30、25、25株，種植于廣西壯族自治區(qū)中國科學院廣西植物研究所苗圃中。對中國數(shù)字植物標本館（CVH，http：//www.cvh.ac.cn/）上的611份半蒴苣苔標本信息進行了統(tǒng)計，利用XGeocoding V2（http：//www.gpsspg.com/xgeocoding/）將地理名稱轉(zhuǎn)換為地理坐標，并用 ArcGis 10.2（https：//www.arcgis.com/features/index.html， ESRI， Inc.， Redlands， CA， USA）繪制出半蒴苣苔復(fù)合群的分布圖。

1.2 形態(tài)測量和統(tǒng)計方法

應(yīng)用ImageJ（http：//imagej.nih.gov/ij/index.html）測量來自不同采集地的4種類型植物（半蒴苣苔49株、永福半蒴苣苔39株、翅莖半蒴苣苔36株、金鐘山居群38株）的莖寬及葉長、葉寬，確定這些數(shù)量性狀的變化范圍和平均值。用Graphpad Prism（https：//www.graphpad.com/scientific software /prism /）繪制對應(yīng)的箱式圖。

1.3 葉片顯微結(jié)構(gòu)測量方法

1.3.1 材料? 分別選取半蒴苣苔6株、永福半蒴苣苔6株、翅莖半蒴苣苔5株、金鐘山居群6株的成熟葉片，進行顯微結(jié)構(gòu)測量。

1.3.2 葉片橫切的處理方法? 將葉片沿中脈橫切為5 mm × 5 mm，用1%的番紅溶液染色，制片，光學顯微鏡觀察并拍照。

1.3.3葉表皮的處理方法? 取完整成熟葉片，洗凈，連同中脈（便于判斷上、下表皮）將葉片剪成1.5 cm × 1.5 cm左右的小塊;加適量KOH，用沸水煮泡數(shù)分鐘后（時間因材料而定），將材料投入冷水浸泡數(shù)分鐘;倒去冷水，放入30%的NaClO溶液中浸泡至葉片發(fā)白后取出，蒸餾水沖洗后，撕取葉片的上下表皮，用毛筆去掉葉肉組織;用1%的番紅溶液染色，制成裝片，光學顯微鏡觀察并拍照。

1.4 基于ITS序列的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系重建和單倍型網(wǎng)絡(luò)圖構(gòu)建

分別采集不同地點的半蒴苣苔、永福半蒴苣苔、翅莖半蒴苣苔和金鐘山居群各9、5、5、5份葉片，利用硅膠干燥保存（具體材料來源見表1）。采用CTAB法（Doyle & Doyle，1987）提取總DNA。ITS引物的選擇、PCR擴增等參考Huang et al.（2017）的實驗流程。本研究獲得的原始序列在SEQMAN軟件（Swindell & Plasterer，1997）中進行剪切拼接和校正，共獲得ITS序列24條。把這些新獲得序列加入最新已發(fā)表的半蒴苣苔ITS矩陣中（Li et al.，2019），最終矩陣包括半蒴苣苔屬已知22個物種及2種新類型序列共57條。選取小石蝴蝶（Petrocosmea minor）、小葉吊石苣苔（Lysionotus microphyllus）、大苞苣苔（Anna submontana）作為外類群（Li et al.，2019）。

利用MUSCLE 3.8.31（Edgar，2004）軟件進行比對，在BioEdit（Hall，1999）軟件中檢查和人工校正;用jModelTest2.1.7（Posada，2008）軟件計算并選擇最優(yōu)模型GTR+G，選擇最大似然法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹;使用RAxML7.2.6（Stamatakis，2006）軟件，設(shè)置1 000次重復(fù)的自展分析（bootstrap，BS），評估各節(jié)點的可靠性。

選擇適用于單倍型分析的半蒴苣苔復(fù)合群ITS矩陣（半蒴苣苔18條、永福半蒴苣苔5條、翅莖半蒴苣苔6條、金鐘山居群5條）共34條序列;利用DnaSP v5（Librado & Rozas，2009）軟件分析半蒴苣苔復(fù)合群的單倍型，計算半蒴苣苔復(fù)合群的單倍型多樣性（haplotype diversity）和核苷酸多樣性（nucleotide diversity）;通過Popart（Leigh & David，2015）軟件，構(gòu)建獲得單倍型網(wǎng)絡(luò)圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 半蒴苣苔復(fù)合群的形態(tài)差異

半蒴苣苔復(fù)合群內(nèi)各物種和變異類型間主要在莖橫切形狀和是否具翅、總苞顏色、萼片顏色及著生方式、花冠外表面顏色等方面具有差異（圖1）。半蒴苣苔莖少斑點、無翅，莖橫切面圓形;葉對生連基抱莖（亦或不抱莖）;總苞綠色;白色萼片5裂至基部;花冠外表面白色。永福半蒴苣苔莖密布紫斑、無翅，莖橫切面四邊形;葉柄不抱莖;總苞褐色;粉色萼片5裂至基部;花冠外表面粉色。翅莖半蒴苣苔莖具翅，莖橫切面為多邊形;葉柄不抱莖;總苞綠色;淡綠色萼片5裂至中部（基部合生）;花冠外表面白色。金鐘山居群植株莖纖細且具小翅，莖橫切面為多邊形;葉柄不抱莖;總苞綠色散生紫色斑點;淡綠色萼片5裂至中部（基部合生）;花冠外表面白色且?guī)ё仙唿c。更多詳細形態(tài)比較見表2。

我們發(fā)現(xiàn)半蒴苣苔復(fù)合群內(nèi)各物種和變異類型間的花期、果期有所不同：半蒴苣苔花期9月—10月，果期10月—12月;永福半蒴苣苔花期、果期略晚，花期10月—11月，果期12月至次年1月;翅莖半蒴苣苔和金鐘山居群花期、果期一致，花期4月—5月，果期6月—7月，與前兩者完全不同。

2.2 莖和葉的形態(tài)數(shù)量統(tǒng)計分析

對半蒴苣苔復(fù)合群植株形態(tài)觀測發(fā)現(xiàn)，莖和葉形態(tài)在物種和變異類型間存在差異（圖2）。半蒴苣苔復(fù)合群內(nèi)各物種和變異類型間莖寬大多在2～12 mm之間。翅莖半蒴苣苔的莖寬在復(fù)合群內(nèi)變異幅度最大且均值（10 mm）高于其他物種和類型;半蒴苣苔的莖寬變異幅度次之（均值5 mm）;永福半蒴苣苔的莖寬變異幅度比前兩者小但略高于金鐘山居群（金鐘山居群均值約3 mm）（圖2： Ⅱ）。葉片長度和葉片寬度在物種和變異類型內(nèi)部變化幅度大，物種和變異類型間有明顯重疊。 葉片的長度和寬度均值在半蒴苣苔、永福半蒴苣苔、翅莖半蒴苣苔和金鐘山居群中呈現(xiàn)出遞減趨勢（圖2： Ⅲ，Ⅳ）;葉片的長/寬比則相反（圖2： Ⅴ）。

金鐘山居群多數(shù)個體在莖的寬度、葉片的長度和寬度上與其他三類有較明顯的差別。但是，其他類型在這些性狀上的變異幅度大，且在類型之間重疊，因此不宜用這些性狀來區(qū)分這些類型和作為分類依據(jù)。

2.3 半蒴苣苔復(fù)合群的顯微結(jié)構(gòu)觀察

對半蒴苣苔復(fù)合群的植株葉片橫切解剖發(fā)現(xiàn)，葉片均由表皮、葉肉細胞和葉脈三部分組成（圖3）。物種和類型間在葉脈維管束數(shù)量以及排列方式上存在差異：半蒴苣苔的多個維管束分散排列成三角形（圖3： A）;永福半蒴苣苔的多個維管束緊密排列成三角形（圖3： B）;翅莖半蒴苣苔的多 個維管束緊密排列成近圓形（圖3： C）;金鐘山居群的多個維管束緊密排列成不規(guī)則形（圖3： D）。

半蒴苣苔復(fù)合群植株葉表皮微形態(tài)結(jié)構(gòu)大體一致：葉片上表皮細胞均為多邊形，垂周壁平直，不具氣孔器;葉片下表皮細胞均為多邊形，垂周壁平直，氣孔器為不規(guī)則型（圖4）。類型間存在一定差異：永福半蒴苣苔的葉片上表皮具有由3～5個單細胞堆成“關(guān)節(jié)”狀的細胞毛（圖4： B1）;半蒴苣苔的上表皮具有少量的多細胞毛（圖4： A1）;翅莖半蒴苣苔和金鐘山居群則表面光滑，無毛狀等附屬結(jié)構(gòu)（圖4：C1，D1）。

2.4 半蒴苣苔復(fù)合群的地理分布

根據(jù)文獻資料和 CVH 上半蒴苣苔的標本記錄以及我們長期野外調(diào)查，繪制出半蒴苣苔復(fù)合群的分布圖（圖5）。由圖5可知，典型半蒴苣苔主要分布于我國中部和南部的16個省、市以及越南北部，生長在喀斯特、丹霞等多種生境下的花崗巖、砂巖、石灰?guī)r等不同性質(zhì)的巖石石縫或巖石表面腐殖質(zhì)中;翅莖半蒴苣苔目前僅發(fā)現(xiàn)分布于廣西桂林市市區(qū)和陽朔縣的喀斯特山石灰?guī)r上;永福半蒴苣苔和金鐘山居群僅分布于桂林市永?？h一個或相鄰的數(shù)個喀斯特山石灰?guī)r上。

2.5 半蒴苣苔復(fù)合群的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系以及單倍型間的演化關(guān)系

根據(jù)ITS重建的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系（圖6），半蒴苣苔屬為單系（BS=100%）。由半蒴苣苔復(fù)合群、寬萼半蒴苣苔（H. latisepala H. W. Li）以及由廣東半蒴苣苔、短莖半蒴苣苔（H. subcaulis）、腺毛半蒴苣苔（H. strigosa Chun ex W. T. Wang）組成的一支（BS=97%）之間關(guān)系最近（BS=98%），它們之間形成六歧分支的并系。半蒴苣苔復(fù)合群包括其中的4個分支：金鐘山居群所有個體形成一個較低支持率的單系（BS=56%）嵌入翅莖半蒴苣苔內(nèi)，兩者組成一支（BS=99%）;除1個個體的半蒴苣苔單獨一支外，其余所有半蒴苣苔個體聚為一支（BS=84%）;永福半蒴苣苔所有個體形成一個獨立的單系分支（BS=94%）。

通過單倍型分析發(fā)現(xiàn)，半蒴苣苔復(fù)合群已有數(shù)據(jù)包括18個單倍型（半蒴苣苔12個、永福半蒴苣苔3個、翅莖半蒴苣苔2個、金鐘山居群1個），四類型各自獨享單倍型（圖7）。半蒴苣苔復(fù)合群的單倍型多樣性指數(shù)為0.94，核苷酸多樣性指數(shù)為0.02。除少數(shù)幾個單倍型以較少的突變步數(shù)直接相連外，大多數(shù)單倍型通過眾多的“隱單倍型”（未檢測出的單倍型或是已絕滅的古單倍型）相連。這表明現(xiàn)存的單倍型間具有相對較長的演化歷史，在過去相當長歷史時期內(nèi)，類型間無基因交流或僅有有限基因交流。

3 討論

復(fù)合群物種的界限和自然物種分類是在各大類生物多樣性研究中普遍存在的難題。一些近緣物種或群體獨立進化歷史較短，可能在形態(tài)上變化較小，甚或一些經(jīng)歷了較長時間獨立演化的物種可能因為形態(tài)保守性（morphostasis）或同塑性演化（homoplasy），從形態(tài)上同樣難以區(qū)分，形成隱存物種（cryptic species）。有的隱存物種可以通過DNA或綜合利用DNA與生態(tài)位（ecological niche）等的分化加以區(qū)分鑒別（Liu et al.，2013;Zhang & Li，2014）。在昆蟲分類研究中，如美洲蝴蝶等（Hebert et al.，2004），時常有隱存物種被發(fā)現(xiàn);在植物研究中，同樣有大量的隱存物種被發(fā)現(xiàn)和被報道（Lu et al.，2010;Yu et al.，2018）。本研究中，永福半蒴苣苔雖與其形態(tài)上最相似的近緣物種半蒴苣苔（亦可能是系統(tǒng)發(fā)育上最近緣物種）及另一類近緣的新變異類型金鐘山居群分布在同一山頭且三者交互混生，但它與另兩者間并不共享任何單倍型，表明與另兩者間有天然的遺傳隔離;永福半蒴苣苔產(chǎn)生并固定了自身獨有的單倍型，預(yù)示經(jīng)歷較長時間的獨立演化。因此，永福半蒴苣苔與半蒴苣苔在形態(tài)上高度相似，僅在莖形狀、花、花萼和葉顏色上略有差別。DNA證據(jù)表明，永福半蒴苣苔在系統(tǒng)發(fā)育上形成單系類群，符合系統(tǒng)發(fā)育物種的標準（Taylor et al.，2000），兩者間應(yīng)為獨立物種。新發(fā)現(xiàn)的另一變異類型金鐘山居群在形態(tài)、物候上與翅莖半蒴苣苔最接近，DNA證據(jù)表明，兩者間最為近緣且金鐘山居群形成單系類群。然而，金鐘山居群形成的單系類群聚集在翅莖半蒴苣苔內(nèi)部，故其獨立物種地位未獲系統(tǒng)發(fā)育的支持。但是，已有研究指出，不完全譜系分選 （incomplete lineage sorting）和基因漸滲（introgression） 在近緣物種間易于發(fā)生，而此兩者可能會導(dǎo)致近緣物種在基因樹上（gene tree）并不互為單系（Seehausen，2004）。因此，金鐘山居群是否為獨立物種還需更多證據(jù)才能準確判斷，如基于多群體多個體的多位點或基因組層面的物種樹重建或物種界定等相關(guān)分析，以及類型之間雜交親和育性檢測等實驗。

物種起源、形成過程和機制往往復(fù)雜多樣，這或許是造成物種分類困難的關(guān)鍵原因。在植物中，異域隔離成種（allopatric speciation）被認為起到主要作用。隨著研究的深入，鄰域成種（parapatric speciation）和同域成種（sympatric speciation）的現(xiàn)象被不斷發(fā)現(xiàn)和報道，其機制如生態(tài)位分化（ecological niche diversification）和自然選擇（natural selection）、多倍化（polyploidization）、 關(guān)鍵成種基因（speciation gene）突變等越來越多地被揭示 （Ting et al.，2000;Rundle & Nosil，2005;Rieseberg &? Willis，2007）。半蒴苣苔復(fù)合群中，永福半蒴苣

苔和翅莖半蒴苣苔（及金鐘山居群） 皆為狹域分布， 且包含在典型半黑色粗體顯示的為本研究新獲得的半蒴苣苔復(fù)合群植株個體的序列。

The newly accquired sequences of the Hemiboea subcapitata complex are highlighted in bold.

蒴苣苔分布區(qū)之內(nèi)。對于該復(fù)合群物種形成和現(xiàn)今地理分布格局成因，我們推測有兩種可能：（1）永福半蒴苣苔和翅莖半蒴苣苔由廣布的祖先種甚或直接由半蒴苣苔祖先群體在廣闊分布區(qū)內(nèi)的局域就地分化成新物種（即同域成種）;（2）亦或三者間由分布在不同地域的群體隔離分化（vicariance）形成，之后因典型半蒴苣苔分布區(qū)擴張或其余兩種分布區(qū)變化進而形成現(xiàn)今的重疊分布?；诟魑锓N群體水平取樣的譜系地理研究，將有助于檢驗和分辨半蒴苣苔復(fù)合群的物種形成過程和現(xiàn)今地理分布格局的成因。如果永福半蒴苣苔和（或）翅莖半蒴苣苔與典型半蒴苣苔間為同域成種，因前兩者由少部分典型半蒴苣苔群體和個體就地分化形成或廣布的典型半蒴苣苔繼承了多數(shù)祖先遺傳多樣性，那么基于更廣泛取樣和更多基因位點序列構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系則會表現(xiàn)為典型半蒴苣苔相對于翅莖半蒴苣苔或永福半蒴苣苔形成并系（paraphyletic group）。此種模式在一些其他類群中有所報道（Luebert et al.，2014）。反過來，如果進一步分子系統(tǒng)發(fā)育分析表明，三者間為單系類群，且重疊區(qū)的典型半蒴苣苔來源于其他地區(qū)（系統(tǒng)樹上嵌入到其他地區(qū)群體內(nèi)部），那么則更支持異域成種。典型半蒴苣苔、永福半蒴苣苔和翅莖半蒴苣苔三者間花期上的差異（花期不重疊或僅略有重疊）使得三者間無法或僅能進行有限的基因交流，為同域成種提供了可能，但花期改變是成種的原因亦或是成種后各自演化形成，同樣需要進一步深入研究。

4 結(jié)論

本研究通過對半蒴苣苔復(fù)合群形態(tài)、微形態(tài)、地理分布和分子系統(tǒng)發(fā)育等多方面的初步研究，表明半蒴苣苔復(fù)合群具有較高的形態(tài)多樣性和遺傳多樣性;該復(fù)合群至少可以分為三個獨立物種：半蒴苣苔、翅莖半蒴苣苔和永福半蒴苣苔，而金鐘山居群為獨立物種還是與翅莖半蒴苣苔為同一物種仍需更多充分證據(jù)才能斷定。單一類型證據(jù)難以正確劃分形態(tài)高度相似的近緣復(fù)合群間的物種界限。復(fù)合群的同域分布尤其相互混生的群體（如本研究中半蒴苣苔與永福半蒴苣苔）為利用DNA證據(jù)評估不同形態(tài)變異類型間的基因交流或遺傳隔離程度，進而為自然劃分物種提供了契機。

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（ 責任編輯 蔣巧媛 ）