苦苣苔科(Gesneriaceae)植物形态多样、花色丰富、分布广泛,兼具极高的观赏与科研价值。为适应不同生境与传粉者,该类群在形态和适应性性状上曾经历多次平行演化。随着分子系统学的快速发展,传统上主要依赖形态特征的苦苣苔科分类体系,近年来经历了深层次的修订,属级分类系统也做出了重大调整,逐步趋于统一。细蒴苣苔亚族(Subtribe Leptoboeinae)是苦苣苔科中一个东亚特有类群,目前包括5至8属约48个物种。长期以来,该亚族在属级水平上的分类框架屡经变动,界定不清,给物种保护与系统分类带来诸多困扰,且尚未有相关研究对该类群开展全面的系统发育及进化历史研究。因此,利用基因组学数据厘清该亚族的系统发育及进化关系尤为重要。
为解答上述问题,中国科学院昆明植物研究所极小种群野生植物综合保护研究团队开展了广泛采样,覆盖了细蒴苣苔亚族全部已知属级单元和相关外类群,共收集27个物种的样品(图1),并对每个样本进行了全基因组重测序。从二代测序数据中组装出完整的叶绿体基因组,同时筛选出600余个直系同源低拷贝基因进行系统学研究。主要研究结果包括:1)首次基于基因组数据构建了该亚族高支持度的系统发育树,发现多个关键节点存在显著的基因树不一致与核质冲突信号(图2);2)进一步系统发育网络分析表明,这些冲突很可能源于历史上发生的杂交事件,揭示了杂交在该类群物种形成中的重要作用(图3);3)结合系统发育与形态证据,正式描述并建立1个新属——粗茎苣苔属(Crassicaulis)(图4),同时证实传统界定的短筒苣苔属(Boeica)为多系类群。研究团队将补充更多属级模式种的样本,继续对该亚族进行全面、稳健的分类修订。
该研究以Phylogenomic reconstruction reveals deep reticulate evolutionary history and polyphyletic genus (Boeica) in the subtribe Leptoboeinae (Gesneriaceae),with description of a novel genus为题,在线发表于系统生物学经典期刊Cladistics。昆明植物研究所博士研究生杨丰懋与华南植物园博士后凌少军为共同第一作者,昆明植物研究所蔡磊副研究员、爱丁堡皇家植物园Michael Möller博士及海南大学任明讯教授为共同通讯作者,广西植物研究所温放研究员、西南林业大学王逸之副研究员、昆明植物所正高级工程师蔡杰、博士研究生杨入瑄、顾威、胡湘洲、林烈文等参与了研究。该研究得到中国科学院战略生物资源计划(CAS-TAX-24-059)、第二次青藏高原综合科学考察研究(2019QZKK0502)以及国家自然科学基金(41871041)等项目的支持。
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图1 细蒴苣苔亚族的取样代表物种
 
图2 检测与解析基因树不一致性:通过可视化核基因树与物种树在各节点的拓扑冲突(采用Phyparts分析量化)。左上插图展示了对七个存在显著基因树不一致性的属级分支进行的phytop系统发育冲突分析结果。
 
图3 代表性样品的杂交检测分析图示。(a)PhyloNet分析;(b)Dsuite分析。
 
图4 新属物种,粗茎苣苔(Crassicaulis guiliangii)
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