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竹亞科（Bambusoideae）隸屬于禾本科（Poaceae），全世界共分布有一千余種。木本竹子因種類數(shù)目多，形態(tài)性狀復(fù)雜多變及多年生一次性開花等原因而成為系統(tǒng)發(fā)育學研究難點。隨著新一代測序技術(shù)的興起，系統(tǒng)發(fā)育基因組學為解決這類困難類群的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系帶來了曙光。

中國科學院昆明植物研究所李德銖研究組對木本竹子的研究有較好的研究基礎(chǔ)。最近，該研究組選取1種熱帶竹子和5種溫帶竹子，利用新一代測序技術(shù)Illumina測定了這些種的葉綠體基因組全序列。通過與已知的2種竹子葉綠體基因組序列比對發(fā)現(xiàn)竹亞科植物的葉綠體基因組非常保守，具有良好的共線性和較低的分子進化速率，并證實了通過改良高鹽低pH法直接分離葉綠體DNA并測序這一方法的可行性。

基于24種禾本科植物葉綠體基因全序列，該研究組還構(gòu)建了禾本科的系統(tǒng)發(fā)育樹。在BEP分支中，竹亞科和早熟禾亞科（Pooideae）的姐妹群關(guān)系得到了強烈的支持，首次從系統(tǒng)發(fā)育基因組學的角度證實了近期的分子系統(tǒng)學研究結(jié)果，在竹亞科分支中熱帶分支和溫帶分支也分別為兩個很好的單系。此外，與以前的研究結(jié)果相比，溫帶分支內(nèi)部的系統(tǒng)學關(guān)系也得到了較好的解決。為探討序列數(shù)據(jù)量的大小對系統(tǒng)關(guān)系的影響，研究組分別利用了四組數(shù)據(jù)分別構(gòu)建系統(tǒng)樹，分析表明，基于葉綠體基因組全序列的系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果較為理想。對基因中插入或缺失的研究，發(fā)現(xiàn)45個插入或缺失中有25個可能為共近裔性狀，20個可能為平行演化或回復(fù)突變的結(jié)果，且不同性質(zhì)的插入或缺失在各個基因中的分布并不均勻，對其在系統(tǒng)發(fā)育學研究中的應(yīng)用提供了參考。目前，采用葉綠體系統(tǒng)發(fā)育基因組學手段對溫帶竹子進行系統(tǒng)發(fā)育重建是比較行之有效的方法，這對于其它困難類群的系統(tǒng)學研究也有一定的啟示意義。

研究論文“High-throughput sequencing of six bamboo chloroplast genomes: phylogenetic implications for temperate woody bamboos (Poaceae: Bambusoideae)”，在李德銖研究員的指導下，由張韻潔和馬朋飛完成，并于2011年5月31日發(fā)表于PLoS ONE上。

該項目得到了中國科學院知識創(chuàng)新工程（KSCX-YW-N-029）、國家自然科學基金項目（30990244）和云南省創(chuàng)新團隊的支持。

文章鏈接http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0020596

Figure 1 Gene map of the six woody bamboo chloroplast genomes