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科研進展
昆明植物所在茶樹的分子物種界定研究中取得新進展 文章來源:中國科學院東亞植物多樣性與生物地理學重點實驗室 | 發布時間:2024-04-03 | 作者:余香琴,蔣銀子 | 瀏覽次數: | 【打印】 【關閉】 作物野生近緣種是指與作物遺傳關系較近的植物類群,是寶貴的植物遺傳資源,對于改良作物品種、提高作物的產量和質量具有十分重要的意義。茶是我國重要的木本經濟作物之一,廣義上的茶樹指山茶屬茶組(Camellia?sect.?Thea)的全部物種,是極其寶貴的遺傳種質資源,對于拓寬茶樹栽培品種的遺傳基礎、改良品種、創制新品種具有重要作用。茶組植物在建立之初僅有2種,后續主要的分類系統如Sealy、張宏達和閔天祿系統認為茶組分別包含5種1變種、32種4變種和12種6變種。自《中國植物志》英文版出版之后,仍不斷有茶組新分類群被相繼發表,反映了茶樹的物種多樣性仍未被充分認識。雖然學者們對茶組的分類研究已逾百年,積累了豐富的形態識別經驗,但對茶組到底包含了多少物種仍未達成共識,其物種鑒定、種間界限仍然存在一定程度的混亂,限制了野生茶樹資源的開發利用和茶相關產業的長足發展。因此,有必要結合除形態以外的其它學科證據對其進行物種界定的研究。 中國科學院昆明植物研究所“東亞特征植物分類與系統演化”專題組與云南大學和美國密西西比州立大學等多位學者合作,利用葉綠體基因組數據對39個山茶屬茶組形態物種(圖1)共計165個個體進行物種界定分析,重新評估了山茶屬茶組中基于形態特征劃分物種的合理性,并進一步探索了該組植物的物種多樣性?;谏鲜鰯祿?,利用三種啟發式物種界定方法(ASAP、PTP、mPTP),識別與形態物種定義相似的分子可操作分類單元(MOTU,molecular operational taxonomic unit)。研究結果與基于形態特征的物種劃分并不完全吻合,但是在單系分類群中,MOTU?劃分和形態物種的匹配率得到了提高。另外,基于不同方法得到的分子物種界定結果存在較大差異。通過引入形態特征、地理分布、單系三個標準進行綜合評估,最終將39個茶組形態物種劃分為28個一致OTU(Consensus OTU),即11個(28%)基于形態特征界定的物種得不到分子證據的支持。另外,有10個一致OTU包含了難以解析的形態物種復合群,需要結合更多證據進行深入研究(圖2)。研究還揭示了28個一致OTU之間的分子鑒別特征(Molecular diagnostic characters),有望在未來應用于茶樹的分子鑒定。該研究為深入識別茶樹植物的種間界限邁出了堅實的一步,為這一具有重要經濟意義的植物類群的合理利用和保護提供了理論框架。 研究成果以Species delimitation of tea plants (Camellia?sect.?Thea) based on super-barcodes為題發表在植物學領域專業期刊BMC Plant Biology上。中國科學院昆明植物研究所已畢業碩士研究生蔣銀子和楊俊波正高級工程師為論文共同第一作者,余香琴副研究員、向春雷研究員和楊世雄副研究員為論文通訊作者。 研究得到了國家自然科學基金、中國科學院“青年創新促進會”會員及云南省“興滇英才支持計劃”青年人才專項等項目的資助。昆明植物研究所彭華研究員、劉杰副研究員、賀正山博士、云南大學趙建立副研究員和美國密西西比州立大學Ryan A. Folk博士等參與了該研究。 圖1?山茶屬茶組植物形態多樣性,A-E:?C. sinensis?var.?sinensis;F-J:?C. costata;K-O:?C. taliensis;P-T:?C. kwangsiensis 圖2?山茶屬茶組植物系統發育樹與分子物種界定結果,分支圖為基于最大似然法和葉綠體全基因組構建的山茶屬茶組植物的ML樹,形態物種用紅色標注表示單系,形態物種用黑色標注代表非單系。物種名后的方塊表示基于葉綠體全基因組序列利用不同分子物種界定分析方法所識別出的MOTU |
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