西北农林科技大学蔷薇科臭樱分支综合物种界定取得新进展

长期以来,近缘物种的识别与鉴定给植物分类学家带来了极大的困扰与挑战。臭樱分支Maddenia group隶属于蔷薇科广义李属Prunus,包括4‒7个物种(图1),间断分布于喜马拉雅山、中国中部山区和东部的武夷山。尽管美国史密森尼研究院Jun Wen教授团队2012年对臭樱分支进行了修订,认为该分支包括4个物种。然而,由于以往研究分子标记较少、取样密度较低或性状分析不深入等原因,该分支的内部关系和物种数目仍无定论。

为了厘清臭樱分支的内部关系和物种数目,西北农林科技大学常朝阳教授系统与进化植物学团队在前期研究基础上,与中国科学院植物研究所刘彬彬博士、美国史密森尼研究院Jun Wen教授、加利福尼亚大学Daniel Potter教授等科研团队合作,利用新的深度基因组测序技术(Liu et al., 2021),获得了该分支22个样品的叶绿体基因组序列和446个单拷贝核基因序列,并利用扫描电子显微镜和体式显微镜观察了臭樱物种的叶表面形态特征。

系统发育分析强烈支持了臭樱分支的单系性及前人将其置于广义李属的处理。叶绿体基因组系统发育树表明臭樱分支包括三个亚分支:亚分支I(福建臭樱Prunus fujianensis)、亚分支II(喜马拉雅臭樱P. himalayana和贡山臭樱P. gongshanensis)、亚分支III(臭樱P. hypoleuca、锐齿臭樱P. incisoserrta、四川臭樱P. hypoxantha和华西臭樱P. wilsonii)。核基因系统发育分析(图2)显示臭樱分支分为五个亚分支:其中亚分支A对应亚分支I、亚分支B和C对应亚分支II、亚分支D和E对应亚分支III。PhyloNetworks分析表明臭樱分支内部存在广泛的杂交事件。

综合叶绿体基因组、核基因以及形态学证据(图3),我们建议将臭樱分支划分为5个物种,分别为福建臭樱、贡山臭樱、喜马拉雅臭樱、臭樱(包括锐齿臭樱)、四川臭樱(包括华西臭樱)。其中前三个种得到了很好的支持;福建臭樱尽管形态上和臭樱相似,但表现出遗传上的分化,可能是隐存种。臭樱和四川臭樱之间存在较强的基因流。

相关研究成果10月11日以On the species delimitation of the Maddenia Group of Prunus (Rosaceae): Evidence from plastome and nuclear sequences and morphology为题发表在Frontiers in Plant Science杂志https://doi.org/10.3389/fpls.2021.743643,详见文末“阅读原文”。西北农林科技大学系统与进化植物学实验室赵亮副教授为论文的通讯作者,硕士生苏娜刘彬彬博士和硕士生王俊茹为论文的共同第一作者。本研究得到了国家自然科学基金的资助。

相关文献:

(1) Liu BB, Ma ZY, Ren C, Hodel RGJ, Sun M, Liu XQ, Liu GN, Hong DY, Zimmer EA, Wen J*. (2021). Capturing single-copy nuclear genes, organellar genomes, and nuclear ribosomal DNA from deep genome skimming data for plant phylogenetics: a case study in Vitaceae. Journal of Systematics and Evolution 59: 1124–1138.

(2) Su N, Liu BB, Wang JR, Tong RC, Ren C, Chang ZY, Zhao L*, Potter D, Wen J. 2021. On the species delimitation of the Maddenia group of Prunus (Rosaceae): evidence from plastome and nuclear sequences and morphology. Frontiers in Plant Science 12: 743643.

(3) Wang X, Wang JR, Xie SY, Zhang XH, Chang ZY, Zhao L*, Ronse De Craene L, Wen J. 2021. Floral morphogenesis of the Maddenia and Pygeum groups of Prunus (Rosaceae), with an emphasis on the perianth. Journal of Systematics and Evolution doi: 10.1111/jse.12748

(4) Zhao L, Jiang XW, Zuo YJ, Liu XL, Chin SW, Haberle R, Potter D, Chang ZY, Wen J*. 2016. Multiple events of allopolyploidy in the evolution of the racemose lineages in Prunus (Rosaceae) based on integrated evidence from nuclear and plastid data. PLoS ONE. 11: e0157123.

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