岛屿是开展生物多样性保护、物种迁移与适应进化和生物地理学研究的天然实验室(MacArthur& Wilson, 1967; Losos & Ricklefs, 2010; Bramwell &Caujapé-Castells, 2011)。海南岛位于中国大陆最南端、亚洲热带北缘, 面积达3.4万km², 是中国第一大全热带岛屿。海南岛也是全球生物多样性热点地区之一(Myers et al, 2000), 维管植物多达4,000多种, 其中特有植物有480多种(杨小波, 2013)。

海南岛生物多样性的起源及其与周边地区的联系一直存在争议(Francisco-Ortegaet al, 2010; Zhu, 2016)。张宏达(1962, 2001)指出, 海南岛、台湾岛、广东、广西、福建南部、云南东南部及中南半岛北部等地区的植物均属华南亚区; 张超常和刘兰芳(1983)认为, 海南岛属于华夏植物区系; 而蒋有绪(1988)认为, 海南岛的植物区系应属印度–马来西亚区系。王荷生(2000)、吴征镒等(2011)以及Zhu(2016)基本赞同蒋有绪的结论, 认为海南岛及邻近地区植物区系应属马来西亚亚区。然而, 传统植物区系地理学研究主要以植物区系的分类群组成及其分布区类型的分析为主, 相对忽视了进化历史的分析(李嵘和孙航, 2017)。

海南岛及其邻近地区是苦苣苔亚科(Cyrtand­roideae)的集中分布区(李振宇和王印政, 2005; 韦毅刚, 2010)。苦苣苔亚科约有1,700种, 物种分化与特有中心有两个: 一个是位于中国西南部的广西、云南、贵州交界地区(苏志尧和张宏达,1994; 李振宇, 1996; 韦毅刚等,2004; 丁莉等, 2010); 另一个位于东南亚的马来群岛(李振宇, 1996; 李振宇和王印政, 2005; Möller et al, 2010)。海南岛位于这两个中心之间, 分布着24种苦苣苔科植物, 其中8个特有种(含1变种)、2个特有属(韦毅刚, 2010; 邢福武, 2012)。苦苣苔亚科在海南岛及其一南一北两个物种多样性中心之间的地理分布格局及物种迁移历史,可能是认识海南岛植物多样性起源与演化、揭示海南岛在亚洲热带植物物种迁移过程中作用的一个窗口。

本文首先比较分析了海南岛及其周边地区的苦苣苔科物种多样性与地理分布特点, 然后利用核基因与叶绿体基因重建海南岛自然分布的苦苣苔科物种系统关系, 并结合海南岛物种地理分布格局、相关地质历史及与周边地区物种组成的比较等, 分析了海南岛苦苣苔科物种迁移历史与特有种形成时间,拟为揭示海南岛植物多样性形成与演化历史提供依据。