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科研進展
昆明植物所極小種群野生植物綜合保護團隊揭示亞洲醉魚草屬植物系統發育與網狀進化歷史 文章來源:昆明植物園 | 發布時間:2023-04-06 | 作者:葛佳,楊豐懋 | 瀏覽次數: | 【打印】 【關閉】 玄參科(Scrophulariaceae)醉魚草屬(Buddleja L.)植物在世界范圍內約有90種,主要分布于非洲、亞洲及南北美洲。亞洲醉魚草屬植物共27種,為一單系,中國-喜馬拉雅植物亞區則是亞洲醉魚草屬植物的核心分布區,也是世界醉魚草屬植物的四個多樣性中心之一。該類群不僅擁有較高的園藝觀賞價值(如大葉醉魚草、大花醉魚草、互葉醉魚草等)和藥食用價值(如:醉魚草、密蒙花、喉藥醉魚草等),也不乏一些珍稀瀕危物種,如極小種群野生植物腺葉醉魚草和無柄醉魚草等(圖二)。該類群種間和種內倍性變化豐富(2n = 2x – 24x)、種間雜交頻繁、物種界定具有爭議。對亞洲醉魚草屬植物開展系統學研究不僅有助于更好的利用和保護這個類群,還有助于了解生物多樣性熱點地區多倍體植物的物種形成和演化歷史。 圖一 亞洲醉魚草屬植物:1. 大花醉魚草Buddleja colvilei;2. 無柄醉魚草B. sessilifolia;3. 滇川醉魚草B. forrestii;4. 大序醉魚草B. macrostachya;5. 金沙江醉魚草B. nivea;6. 酒藥花醉魚草B. myriantha;7. 密香醉魚草B. candida;8. 巴東醉魚草B. albiflora; 9. 紫花醉魚草B. fallowiana;10. 大葉醉魚草B. davidii;11. 互葉醉魚草B. alternifolia;12. 澤當醉魚草B. tsetangensis;13. 金絲峽醉魚草B. jinsixiaensis;14. 蕕葉醉魚草B. caryopteridifolia;15. 皺葉醉魚草B. crispa;16. 臺灣醉魚草B. curviflora;17. 日本醉魚草B. japonica;18. 醉魚草B. lindleyana;19. 醉魚草B. lindleyana (GJ68);20. 云南醉魚草B. yunnanensis;21. 亞頭狀醉魚草B. subcapitata;22. 密蒙花B. officinalis;23. 喉藥醉魚草B. paniculata;24. 腺葉醉魚草B. delavayi;25. 小序醉魚草B. microstachya;26. B. sp. 1;27. 短序醉魚草B. brachystachya;28. 白背楓B. asiatica;29. 白背楓(異名:亞齒狀醉魚草)B. asiatica = B. subserrata;30. 不丹醉魚草B. bhutanica。 近日,中國科學院昆明植物研究所科研人員與華盛頓大學Richard Olmstead展開合作,對亞洲醉魚草屬植物進行了全面的取樣和物種倍性信息測定,同時利用淺層測序數據,對亞洲醉魚草屬植物每個樣品進行了葉綠體全基因組組裝、nrDNA序列構建、低拷貝核基因構建以及單核苷酸多態性(SNP)的挖掘。本研究通過核質沖突、基因樹不一致、貝葉斯聚類等分析方法結合物種倍性信息,推測了亞洲醉魚草屬植物復雜的的網狀演化歷史(圖一)。同時利用大量低拷貝核基因(low-copy nuclear gene)為亞洲醉魚草屬植物推斷出一個穩健的物種樹,從而厘清了該分支屬下分類關系,糾正了一些早期的物種界定錯誤,并發現了多個被錯誤歸并的隱存種。葉綠體分化時間表明,亞洲醉魚草的多樣化發生于8–10Ma和0–3Ma,分別對應了橫斷山脈的最后一次隆升和第四紀氣候震蕩。綜上,該研究揭示多倍化和廣泛的雜交現象加之地質運動和氣候變化共同促進了亞洲醉魚草的物種形成。
圖二 亞洲醉魚草屬植物系統關系:(A)物種樹與葉綠體樹的沖突;(B)32個代表性個體最佳的Admixture聚類結果和(C)支持率最高的PhyloNet網狀系統關系。 據悉,研究成果以Deciphering complex reticulate evolution of Asian Buddleja (Scrophulariaceae): insights into the taxonomy and speciation of polyploid taxa in the Sino- Himalayan region為題發表在植物學主流期刊Annals of Botany上。編輯給予評述:“A study that is a very good illustration of the benefits of a fully integrative analysis to depict a successful process of plant diversification through hybridization and polyploidy within a species complex.”中國科學院昆明植物研究所云南省極小種群野生植物綜合保護重點實驗室已畢業碩士研究生楊豐懋為論文的第一作者,葛佳博士為論文的共同第一作者兼通訊作者,孫衛邦研究員為共同通訊作者。研究得到云南省應用基礎研究項目(202001AT070097),國家自然科學基金(32071653、30970192、31770240 及31400478)的資助。 (責任編輯:李雪)
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