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作物野生近緣種是指與作物遺傳關(guān)系較近的植物類群，是寶貴的植物遺傳資源，對(duì)于改良作物品種、提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量具有十分重要的意義。茶是我國(guó)重要的木本經(jīng)濟(jì)作物之一，廣義上的茶樹(shù)指山茶屬茶組（Camellia?sect.?Thea）的全部物種，是極其寶貴的遺傳種質(zhì)資源，對(duì)于拓寬茶樹(shù)栽培品種的遺傳基礎(chǔ)、改良品種、創(chuàng)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(xù)主要的分類系統(tǒng)如Sealy、張宏達(dá)和閔天祿系統(tǒng)認(rèn)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(guó)植物志》英文版出版之后，仍不斷有茶組新分類群被相繼發(fā)表，反映了茶樹(shù)的物種多樣性仍未被充分認(rèn)識(shí)。雖然學(xué)者們對(duì)茶組的分類研究已逾百年，積累了豐富的形態(tài)識(shí)別經(jīng)驗(yàn)，但對(duì)茶組到底包含了多少物種仍未達(dá)成共識(shí)，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(shù)資源的開(kāi)發(fā)利用和茶相關(guān)產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展。因此，有必要結(jié)合除形態(tài)以外的其它學(xué)科證據(jù)對(duì)其進(jìn)行物種界定的研究。

中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所“東亞特征植物分類與系統(tǒng)演化”專題組與云南大學(xué)和美國(guó)密西西比州立大學(xué)等多位學(xué)者合作，利用葉綠體基因組數(shù)據(jù)對(duì)39個(gè)山茶屬茶組形態(tài)物種（圖1）共計(jì)165個(gè)個(gè)體進(jìn)行物種界定分析，重新評(píng)估了山茶屬茶組中基于形態(tài)特征劃分物種的合理性，并進(jìn)一步探索了該組植物的物種多樣性?；谏鲜鰯?shù)據(jù)，利用三種啟發(fā)式物種界定方法（ASAP、PTP、mPTP），識(shí)別與形態(tài)物種定義相似的分子可操作分類單元（MOTU，molecular operational taxonomic unit）。研究結(jié)果與基于形態(tài)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(tài)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(jié)果存在較大差異。通過(guò)引入形態(tài)特征、地理分布、單系三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合評(píng)估，最終將39個(gè)茶組形態(tài)物種劃分為28個(gè)一致OTU（Consensus OTU），即11個(gè)（28%）基于形態(tài)特征界定的物種得不到分子證據(jù)的支持。另外，有10個(gè)一致OTU包含了難以解析的形態(tài)物種復(fù)合群，需要結(jié)合更多證據(jù)進(jìn)行深入研究（圖2）。研究還揭示了28個(gè)一致OTU之間的分子鑒別特征（Molecular diagnostic characters），有望在未來(lái)應(yīng)用于茶樹(shù)的分子鑒定。該研究為深入識(shí)別茶樹(shù)植物的種間界限邁出了堅(jiān)實(shí)的一步，為這一具有重要經(jīng)濟(jì)意義的植物類群的合理利用和保護(hù)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(fā)表在植物學(xué)領(lǐng)域?qū)I(yè)期刊BMC Plant Biology上。中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所已畢業(yè)碩士研究生蔣銀子和楊俊波正高級(jí)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(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院“青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)”會(huì)員及云南省“興滇英才支持計(jì)劃”青年人才專項(xiàng)等項(xiàng)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(xué)趙建立副研究員和美國(guó)密西西比州立大學(xué)Ryan A. Folk博士等參與了該研究。

文章鏈接

圖1?山茶屬茶組植物形態(tài)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(tǒng)發(fā)育樹(shù)與分子物種界定結(jié)果，分支圖為基于最大似然法和葉綠體全基因組構(gòu)建的山茶屬茶組植物的ML樹(shù)，形態(tài)物種用紅色標(biāo)注表示單系，形態(tài)物種用黑色標(biāo)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(shí)別出的MOTU