1、2023,31(2):22394,pages 110doi:10.17520/biods.2022394收稿日期:2022-07-11;接受日期:2022-09-05基金项目:国家自然科学基金(32100186;32070231;32120103002)、广西师范大学珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室研究基金(ERESEP2022K03)和中国科学院大学生科研实践训练项目(20214002740)*共同通讯作者 Co-authors for correspondence.E-mail:;https:/www.biodiversity-中国海菜花属植物隐种多样性李治中1,2,彭帅3,4
2、,王青锋3,5,李伟1,梁士楚2*,陈进明1*1.中国科学院武汉植物园水生植物研究中心,武汉 430074;2.广西师范大学珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室,广西桂林541006;3.中国科学院武汉植物园植物多样性研究中心,武汉 430074;4.中国科学院大学,北京 100049;5.中国科学院中-非联合研究中心,武汉 430074摘要:近20年来,随着分子生物学的兴起,越来越多的证据表明生命之树的各个分支中都存在大量的隐种多样性,占据未被发现的生物多样性的极高比例。准确地评估濒危类群的隐种多样性水平,不仅能更好地理解物种形成在生物多样性式样及过程中的异质性作用,而且也更有利于生
3、物多样性的有效保护及管理。海菜花属(Ottelia)是我国二级重点保护植物,为泛热带水生植物类群,我国云贵高原及其邻近区域为该属重要的物种多样性中心之一。由于该属具有高度的表型可塑性,缺少明确的鉴别特征,致使其属下分类一直未能很好解决,这极大限制了相关保护措施的制定。因此,本研究在对我国海菜花属植物广泛采样的基础上,利用多位点联合贝叶斯方法对其进行物种划分研究。结果表明:我国海菜花属植物至少包括14种,分子证据支持将海菜花种下3个变种提升为种,同时海菜花(O.acuminata)和靖西海菜花(O.jingxiensis)内存在隐种现象。喀斯特地区的异质性生境及西南地区水系间的地理隔离可能是我国
4、海菜花属特有类群快速分化的主要原因。基于本研究结果,我们建议将各分类群(包括存疑类群)分别作为独立单元就地保护。关键词:海菜花;物种划分;系统发育;分类学处理李治中,彭帅,王青锋,李伟,梁士楚,陈进明(2023)中国海菜花属植物隐种多样性.生物多样性,31,22394.doi:10.17520/biods.2022394.Li ZZ,Peng S,Wang QF,Li W,Liang SC,Chen JM(2023)Cryptic diversity of the genus Ottelia in China.Biodiversity Science,31,22394.doi:10.17520
5、/biods.2022394.Cryptic diversity of the genus Ottelia in ChinaZhizhong Li1,2,Shuai Peng3,4,Qingfeng Wang3,5,Wei Li1,Shichu Liang2*,Jinming Chen1*1 Aquatic Plant Research Center,Wuhan Botanical Garden,Chinese Academy of Sciences,Wuhan 4300742 Key Laboratory of Ecology of Rare and Endangered Species a
6、nd Environmental Protection(Guangxi Normal University),Ministryof Education,Guilin,Guangxi 5410063 Plant Biodiversity Research Center,Wuhan Botanical Garden,Chinese Academy of Sciences,Wuhan 4300744 University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 1000495 Sino-Africa Joint Research Center,Chinese A
7、cademy of Sciences,Wuhan 430074ABSTRACTAims:In the past 20 years,with the rise of molecular biology,there is more and more evidence that extensive crypticspecies occupy a high proportion of undiscovered biodiversity.Accurate assessment of endangered taxa diversity isbeneficial to better understand t
8、he speciation in biodiversity patterns and the process of heterogeneity.It can alsocontribute to the effective protection and management of biodiversity.Ottelia,grade II plants in the List of the NationalKey Protected Wild Plants in China,is a pan-tropical aquatic plant group,the Yunnan-Guizhou Plat
9、eau and its adjacentareas is an important centre of species diversity in the genus.Due to its high phenotypic plasticity and lack ofunambiguous identification characteristics,the taxonomy of the genus has not been well described,greatly limiting theformulation of relevant protections.Methods:Based o
10、n extensive sampling of Ottelia populations in China,we used a Bayesian coalescent method forspecies delimitation using the multi-locus data set(8 plastid regions and nrITS).研究报告李治中等:中国海菜花属植物隐种多样性2023年|31卷|2期|22394|第2页Results:We showed with molecular evidence that in at least 14 Ottelia species in C
11、hina,all three varieties of O.acuminata should be treated at the species level.Also,there were cryptic species found in O.acuminata and O.jingxiensis.We speculate that the heterogeneous habitats in the karst region and the geographical isolation between thewater systems in southwest China may explai
12、n the rapid speciation of endemic Ottelia taxa in China.Conclusion:According to our results,we propose that each taxon(including cryptic species)should be protected asindependent protected units.Keywords:Ottelia acuminata;species delimitation;phylogeny;taxonomic treatment由于物种形成并不总是伴随着形态的变化,生物物种的真实数量
13、可能远大于目前定义物种的数量(Witt et al,2006;Pante et al,2015;Loxdale et al,2016)。隐种通常指在形态上不易区分而被归为单一种的分类群,但分子证据表明其处于不同的进化轨迹上(Struck et al,2018)。在过去20年的研究里,随着分子生物学的兴起,越来越多的证据表明隐种的确存在于生命之树的各个分支中,并占有较高比例(Trontelj&Fier,2009;徐伟和车静,2019)。以水生植物为例,在适应水生环境过程中,通常表现出趋同的形态进化,减少形态结构,具有极高的表型可塑性,其结果往往导致仅基于形态特征无法区分的类群产生(Barrett
14、 et al,1993;郭友好等,1998),如水韭属(Isoetes)(Lu et al,2021)、水蕨属(Ceratopteris)(Zhang et al,2020;Yu et al,2022)、海菜花属(Ottelia)(Chen et al,2017;Ito et al,2019;Li et al,2020a,b)等。因此,将隐种充分融入生物多样性研究中,能更好地理解物种形成在生物多样性模式及过程中的异质性作用(Pante et al,2015;Fier et al,2018)。隐种多样性的发现也将影响生物多样性的评估并是未来保护决策的潜在重要因素(Witt et al,2006;
15、徐伟和车静,2019)。海菜花属隶属于水鳖科,为泛热带分布属,约24种。我国共记载有7种3变种(Li et al,2018,2019a,2022a),包括水菜花(O.cordata;我国仅分布于海南及广西)、龙舌草(O.alismoides)、贵州水车前(O.balansae)、灌阳水车前(O.guanyangensis)、凤山水车 前(O.fengshanensis)、嵩 明 海 菜 花(O.songmingensis)、海菜花(O.acuminata)、波叶海菜花(O.acuminata var.crispa)、路南海菜花(O.acuminatavar.lunanensis)和 靖 西 海
16、 菜 花(O.acuminata var.jingxiensis)。我国云贵高原及其邻近区域为该属植物重要的物种多样性中心之一,该区域除广布种龙舌草外,其余各分类群均特有分布于我国的喀斯特河流或湖泊中(李恒,1981;Chen et al,2017)。如路南海菜花仅分布于云南石林的长湖、月湖等地;波叶海菜花仅记载分布于丽江宁蒗县的泸沽湖中(李恒,1981)。近年来,由于人类活动影响,海菜花属野外居群数量急剧下降,部分居群已经灭绝,如靖西县鹅泉河、石林圆湖等居群。在2021年9月7日公布的国家重点保护野生植物名录中已将该属所有物种列为二级重点保护植物(鲁兆莉等,2021)。一直以来,由于海菜花属种/变种下具有高度的表型可塑性,并缺少明确的鉴别特征,导致其属下分类一直未能很好解决,这也限制了相关保护措施的制定(Li et al,2020a)。近年来,分子系统学及居群遗传学研究发现,海菜花属非洲分布种O.ulvifolia种下至少存在3个隐种,包括雌雄异株黄花、白花及黄花两性类型(Li et al,2020b)。针对广布种龙舌草,Ito等(2019)在大规模野外调查及采样的基础上,利用分子系
