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　　山茶科隸屬于被子植物菊分支杜鵑花目，共包含3族9屬約300余種，該科植物多為灌木及喬木樹種，具有重要的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價值。其中，木荷屬(Schima)為亞洲特有屬，約含20種，該屬植物多為森林建群種及喬木層優(yōu)勢種，以木荷為優(yōu)勢種且與其它典型常綠闊葉樹種共同組成的“木荷林”，是我國中亞熱帶地區(qū)常見的常綠闊葉林類型。山茶屬（Camellia）含約120種，以我國長江以南的亞熱帶地區(qū)為其現(xiàn)代分布中心，該屬含有眾多重要的林木種質(zhì)資源，如茶（C. sinensis）是世界著名天然保健飲料之一；油茶（C. oleifera）堪稱世界四大木本油料植物之一；山茶（C. japonica）及滇山茶（C. reticulata）是享譽(yù)國際的觀賞花卉。針對山茶科開展植物分類、分子系統(tǒng)學(xué)等研究將為有效保護(hù)及合理開發(fā)利用該科優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源提供科學(xué)理論依據(jù)。 

　　中國科學(xué)院昆明植物研究所“植物分類與演化”專題攻關(guān)組圍繞唇形科、山茶科、禾本科等東亞特征性成分開展植物分類學(xué)、生物地理學(xué)及進(jìn)化基因組學(xué)等方面的研究。前期，攻關(guān)組成員余香琴副研究員利用葉綠體基因組數(shù)據(jù)構(gòu)建了該科的系統(tǒng)發(fā)育框架，并在此基礎(chǔ)上探討了東亞亞熱帶常綠闊葉林的演化歷史（Yu et al., 2017, New Phytologist），同時基于野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)并報導(dǎo)了部分新分類群（Yu et al., 2021, Phytotaxa）。在此基礎(chǔ)上，通過與美國、哥斯達(dá)黎加及國內(nèi)多位學(xué)者合作，收集到覆蓋山茶科所有3族9屬的57種植物，通過轉(zhuǎn)錄組測序（RNA-seq）和基因組淺層測序（low-depth whole-genome sequencing），獲得了57個物種的核基因轉(zhuǎn)錄本的數(shù)據(jù)，以GenBank中已發(fā)表數(shù)據(jù)，即來自安息香科、山礬科、五列木科等6個物種為外類群。通過分析，最終利用610個直系同源的低拷貝核基因（858606 bp）構(gòu)建了山茶科的系統(tǒng)發(fā)育框架，同時對科內(nèi)類群分化時間、網(wǎng)狀進(jìn)化及全基因組加倍事件（WGD）進(jìn)行了探討。

　　研究結(jié)果表明，與前期基于葉綠體基因組數(shù)據(jù)得到的族間演化關(guān)系一致，紫莖族為山茶科的基部分支，大頭茶族與山茶族構(gòu)成姐妹類群。紫莖族與大頭茶族內(nèi)部屬間關(guān)系與基于葉綠體基因組得到的關(guān)系一致。對于山茶族內(nèi)部，同時結(jié)合來自核基因及葉綠體基因組的證據(jù)，(((Apterosperma–Laplacea), Pyrenaria), (Camellia–Polyspora))是最可能的系統(tǒng)發(fā)育拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但Apterosperma–Laplacea分支的位置需要今后的研究利用更多數(shù)據(jù)進(jìn)一步探究。網(wǎng)狀進(jìn)化分析結(jié)果表明，山茶屬內(nèi)部存在2次雜交事件，有趣的是，北美分布的Franklinia alatamaha 可能是由現(xiàn)今僅分布于北美及中美洲的Gordonia 的祖先類群與現(xiàn)今僅分布于亞洲的木荷屬的祖先類群雜交而來，分化時間分析將這次古雜交事件推向漸新世（Oligocene）晚期，這一時期存在的白令陸橋（Bering land bridge）可能為該洲際間的植物擴(kuò)散和古雜交事件提供可能。值得一提的是，山茶族內(nèi)部并沒有檢測到屬間雜交事件，澄清了之前研究中存在的爭議。通過Ks峰值的分析發(fā)現(xiàn)，山茶科在進(jìn)化過程中與其它類群共享了兩次WGD事件，即核心真雙子葉植物共享的At-γ及核心杜鵑花目共享的Ad-β，與部分前人研究結(jié)果（e.g. Chen et al., 2020, Horticulture Research）不同，該科并沒有發(fā)生自身獨(dú)有的WGD事件。 

　　研究成果以“Phylotranscriptomics of Theaceae: generic-level relationships, reticulation and whole-genome duplication”為題在線發(fā)表于植物學(xué)領(lǐng)域?qū)I(yè)期刊Annals of Botany上。博士研究生張瓊為論文第一作者，彭華研究員和余香琴副研究員為論文通訊作者。昆明植物所趙磊博士、楊世雄副研究員、高連明研究員，美國密西西比大學(xué)Ryan A. Folk博士，佛羅里達(dá)大學(xué)Douglas E. Soltis和Pamela S. Soltis教授，云南大學(xué)趙建立副研究員及哥斯達(dá)黎加生物多樣性研究所Nelson A. Zamora博士等參與了該研究。 

　　研究得到了國家自然科學(xué)基金（32070369, 31700182）、中國科學(xué)院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施開放研究項目（2017-LSFGBOWS-02）、中國科學(xué)院“青年創(chuàng)新促進(jìn)會”會員（2021393）及西部之光人才引進(jìn)計劃等項目的支持。同時，工作受到中國西南野生生物種質(zhì)資源庫保藏中心、昆明植物所標(biāo)本館（KUN）及昆明植物園等部門的大力協(xié)助與支持。 

　　文章鏈接 

圖1 基于610個直系同源低拷貝核基因數(shù)據(jù)串聯(lián)分析得到的山茶科ML樹（左）及物種樹（右） 

圖2 基于610個直系同源低拷貝核基因數(shù)據(jù)的山茶科分化時間樹及Ks峰值分布圖