解析辐射演化类群间的进化关系是进化生物学的热点和难点之一。龙胆属(Gentiana)共360余个物种,是一个物种丰富、世界性分布的属,属下多个组近期经历了辐射演化,是研究上述问题的优良材料。此外,龙胆属植物在世界多地用于园艺观赏,也具有重要的药用价值。目前,龙胆属内部分类群的进化关系尚不清楚。
近日,我院植物多样性研究团队付鹏程教授联合国内外学者,对全球龙胆属的全部主要类群和争议类群进行了取样,经过严格的数据过滤,基于126个单拷贝核基因以及叶绿体基因组数据重新评估了龙胆属的系统发育关系。研究得到了可靠的系统发育树,结合形态特征,提出一个属下新类群——单花组(section Uniflorae),并重新界定了多枝组(section Kudoa)和匍茎组(section Isomeria)。龙胆属中最具争议的物种之一——屋久岛龙胆(G. yakushimensis),即原多枝组的模式种,应从多枝组移至龙胆草组(section Pneumonanthe)。修订后的龙胆属包含14个组,其中多枝组共有23个物种。
图1 龙胆属的系统发育树(左)及多枝组内广泛的不完全谱系分选
团队继续对修订后的多枝组开展全面取样和深入分析,基于1503个单拷贝核基因以及叶绿体基因组数据,发现多枝组分为五个遗传分支,其中一个分支对应于轮叶系,但基因树之间及核质系统树之间均存在明显的冲突。进一步分析表明,在广泛存在的不完全谱系分选背景之下,多枝组内普遍存在杂交现象,导致了基因树的不一致性。基于流式细胞术得到的基因组大小数据显示,四倍体分布在五个分支中的三个,表明多倍化进一步加剧了多枝组系统发育的复杂性。
研究进展以《龙胆属分类系统修订与复杂系统发育关系的成因》为题,由付鹏程教授在第十三届西部地区植物科学与资源利用研讨会上进行了大会报告。相关研究结果以“Incomplete lineage sorting, hybridization and polyploidization blurred phylogenetic relationships of gentians from the Qinghai-Tibetan Plateau”为题发表于中科院一区TOP期刊Molecular Phylogenetics and Evolution。孙姗姗博士为第一作者,付鹏程教授为通讯作者,中国科学院西北高原生物研究所陈世龙研究员、西藏大学李攀博士、中国科学院昆明植物研究所马小磊博士、洛阳师范学院本科生许书涵和易文捷以及两名日本学者共同参与了该工作。该研究得到了国家自然科学基金项目(32300190)、河南省自然科学基金项目(232300420212)、河南省国际科技合作项目(252102521017)和河南省青年骨干教师计划项目(2024GGJS112)的支持。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.ympev.2025.108476