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島嶼是開展生物多樣性保護、物種遷移與適應進化和生物地理學研究的天然實驗室(MacArthur& Wilson, 1967; Losos & Ricklefs, 2010; Bramwell &Caujapé-Castells, 2011)。海南島位于中國大陸最南端、亞洲熱帶北緣, 面積達3.4萬km², 是中國第一大全熱帶島嶼。海南島也是全球生物多樣性熱點地區之一(Myers et al, 2000), 維管植物多達4,000多種, 其中特有植物有480多種(楊小波, 2013)。

海南島生物多樣性的起源及其與周邊地區的聯系一直存在爭議(Francisco-Ortegaet al, 2010; Zhu, 2016)。張宏達(1962, 2001)指出, 海南島、臺灣島、廣東、廣西、福建南部、云南東南部及中南半島北部等地區的植物均屬華南亞區; 張超常和劉蘭芳(1983)認為, 海南島屬于華夏植物區系; 而蔣有緒(1988)認為, 海南島的植物區系應屬印度–馬來西亞區系。王荷生(2000)、吳征鎰等(2011)以及Zhu(2016)基本贊同蔣有緒的結論, 認為海南島及鄰近地區植物區系應屬馬來西亞亞區。然而, 傳統植物區系地理學研究主要以植物區系的分類群組成及其分布區類型的分析為主, 相對忽視了進化歷史的分析(李嶸和孫航, 2017)。

海南島及其鄰近地區是苦苣苔亞科(Cyrtand­roideae)的集中分布區(李振宇和王印政, 2005; 韋毅剛, 2010)。苦苣苔亞科約有1,700種, 物種分化與特有中心有兩個: 一個是位于中國西南部的廣西、云南、貴州交界地區(蘇志堯和張宏達,1994; 李振宇, 1996; 韋毅剛等,2004; 丁莉等, 2010); 另一個位于東南亞的馬來群島(李振宇, 1996; 李振宇和王印政, 2005; Möller et al, 2010)。海南島位于這兩個中心之間, 分布著24種苦苣苔科植物, 其中8個特有種(含1變種)、2個特有屬(韋毅剛, 2010; 邢福武, 2012)。苦苣苔亞科在海南島及其一南一北兩個物種多樣性中心之間的地理分布格局及物種遷移歷史,可能是認識海南島植物多樣性起源與演化、揭示海南島在亞洲熱帶植物物種遷移過程中作用的一個窗口。

本文首先比較分析了海南島及其周邊地區的苦苣苔科物種多樣性與地理分布特點, 然后利用核基因與葉綠體基因重建海南島自然分布的苦苣苔科物種系統關系, 并結合海南島物種地理分布格局、相關地質歷史及與周邊地區物種組成的比較等, 分析了海南島苦苣苔科物種遷移歷史與特有種形成時間,擬為揭示海南島植物多樣性形成與演化歷史提供依據。