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昆明植物所在超高多樣化類群的系統(tǒng)演化方面取得重要進(jìn)展 文章來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院東亞植物多樣性與生物地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 | 發(fā)布時(shí)間:2023-05-05 | 作者: | 瀏覽次數(shù): | 【打印】 【關(guān)閉】 快速輻射類群因其在年輕的生物多樣性熱點(diǎn)地區(qū)的進(jìn)化、適應(yīng)和環(huán)境變遷研究中的潛在價(jià)值而備受關(guān)注,同時(shí)也是解決生命之樹問(wèn)題的最大挑戰(zhàn)之一。紫堇屬Corydalis 是罌粟科中超高多樣化的屬(約530種),主要分布于北溫帶,以青藏高原-橫斷山區(qū)為主要輻射分化中心。長(zhǎng)期以來(lái),關(guān)于紫堇屬的系統(tǒng)發(fā)育研究往往基于個(gè)別葉綠體基因片段和少數(shù)類群取樣,未能很好解決本屬內(nèi)的組間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系,且所提出的亞屬級(jí)和組級(jí)分類系統(tǒng)一直存在爭(zhēng)議。此外,紫堇屬多數(shù)物種具有重要的藥用價(jià)值和觀賞價(jià)值,對(duì)該屬植物分類、分子系統(tǒng)學(xué)等研究為有效保護(hù)及合理開(kāi)發(fā)利用屬內(nèi)優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源提供科學(xué)依據(jù)。 近日,JIPB在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院昆明植物所孫航研究團(tuán)隊(duì)題為An updated classification for the hyper-diverse genus Corydalis (Papaveraceae: Fumarioideae) based on phylogenomic and morphological evidence的研究論文。該研究對(duì)紫堇屬首次進(jìn)行全球廣泛取樣并測(cè)序,獲得280個(gè)代表類群的葉綠體基因組序列和271個(gè)代表類群的低拷貝核基因數(shù)據(jù)集,涵蓋紫堇屬當(dāng)前已定義的所有組和“系”。基于質(zhì)體基因組和核基因兩套數(shù)據(jù),研究構(gòu)建了紫堇屬迄今最全面和最穩(wěn)固的系統(tǒng)發(fā)育樹,探討了屬下拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的核質(zhì)不一致情況,闡明了屬內(nèi)的組間系統(tǒng)關(guān)系,結(jié)果表明過(guò)去界定的42個(gè)組和5個(gè)獨(dú)立的“系”中,僅25個(gè)組和1個(gè)“系”為單系,且多為物種數(shù)較少的組。祖先性狀重建分析表明生活型、是否具主根、是否具短囊狀距和果實(shí)類型相關(guān)的性狀較為穩(wěn)定,可用于屬下分類鑒定?;诮M級(jí)水平的完整系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系,結(jié)合形態(tài)學(xué)證據(jù)、地理分布和祖先特征的重建,研究人員提出了一個(gè)全新的紫堇屬組級(jí)分類系統(tǒng),包括4個(gè)亞屬(1個(gè)新亞屬被建立)、39 個(gè)組,并對(duì)各組異名進(jìn)行了全面梳理。其中,16 個(gè)組的范圍被重新界定,恢復(fù)了1個(gè)組,新建立了6個(gè)組。該研究是以扎實(shí)野外考察和標(biāo)本查閱為基礎(chǔ),結(jié)合多組學(xué)數(shù)據(jù)以及形態(tài)-地理-性狀等多維證據(jù)對(duì)紫堇屬進(jìn)行了全面地系統(tǒng)發(fā)育分析,重新認(rèn)知了屬內(nèi)系統(tǒng)關(guān)系,極大提高了我們對(duì)該屬性狀進(jìn)化的理解,為紫堇屬深入的分類學(xué)、多樣性進(jìn)化以及資源利用和保護(hù)等研究奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 昆明植物所陳俊通博士、黃先寒博士和烏普薩拉大學(xué)Lidén教授為論文共同第一作者,鄧濤研究員和孫航研究員為共同通訊作者,昆明植物所張良副研究員、博士生張信堅(jiān)、碩士匡田輝以及康奈爾大學(xué)Landis博士和華中師范大學(xué)王東教授也參與了該項(xiàng)研究工作。研究得到第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)A類和國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等支持。 孫航研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期關(guān)注泛第三極植物多樣性起源、演變和進(jìn)化適應(yīng)機(jī)制研究,以宏觀生物學(xué)研究為基礎(chǔ),以植物類群的起源發(fā)生和分布格局形成為核心,以物種多樣性演化和適應(yīng)機(jī)制為切入點(diǎn),多學(xué)科交叉,宏微觀結(jié)合,探討高山植物多樣性在時(shí)間和空間上的進(jìn)化過(guò)程和生存機(jī)制及其在全球植物多樣性形成演變中的作用,也為探討泛第三極環(huán)境演變提供生物學(xué)證據(jù)。如提出東亞植物區(qū)系形成新觀點(diǎn)(Chen et al., 2018),同時(shí)聚焦紫堇屬、風(fēng)毛菊屬、蔥屬等超高多樣化類群開(kāi)展了從系統(tǒng)發(fā)育(Yusupov et al., 2022等)、地理格局形成(Zhang et al., 2020, 2021等)到偽裝色彩進(jìn)化(Niu et al., 2021等)以及適應(yīng)性進(jìn)化基因組機(jī)理(Chen et al., 2019; Zhang et al., 2023等)全鏈條系統(tǒng)研究。
圖1 基于葉綠體基因組65個(gè)聯(lián)合CDS得到的紫堇屬新分類系統(tǒng)中所有39個(gè)組的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系(最大似然樹)。 A-D對(duì)應(yīng)了新分類系統(tǒng)的4個(gè)亞屬;物種名后邊的數(shù)字和圖片中的數(shù)字(1-39)對(duì)應(yīng)了新分類系統(tǒng)的39組;39張紫堇屬花部照片對(duì)應(yīng)了新分類系統(tǒng)的39組。 Figure 1 Phylogenetic relationships (Maximum likelihood) of all 39 sections in the new classification of Corydalis based on the combined 65 plastome CDS. A-D corresponds to four subgenera of the new classification system; the number after the species name and the number in the image (1-39) correspond to 39 sections in the new classification system; flowers of Corydalis correspond to 39 sections of the new classification system. (責(zé)任編輯:李雪)
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