成都生物所在广义苦参属的系统发育及生物地理学研究中取得新进展
作者:徐波 时间:2023-03-17

 豆科 (Fabaceae) 蝶形花亚科 (Papilionoideae) 的苦参属 (Sophora L.),在全世界约有65种,主要分布于热带和温带地区。该属植物兼具生态、观赏、研究和药用价值,一直受到人类的高度关注。截至目前,苦参属植物的系统位置、种内种间关系、属的单系性以及地理分布格局成因等诸多科学问题仍未解决。因此,中国科学院成都生物研究所植物多样性研究团队对世界范围内的苦参属植物进行广泛取样,结合七个基因片段构建该属全面可靠的系统发育框架,并进一步利用分子钟理论、整合性状演化和染色体数目等多方面证据研究了该属植物的起源和地理分布格局成因,并基于可靠的系统发育框架完成了相关类群的分类整理,为阐明苦参属植物的系统进化、历史起源和资源开发做出了重要贡献。同时,这也为进一步厘清槐族与野决明族之间的关系及进化历史奠定了基础。 

 研究团队利用三个核基因片段 (ETS, ITS, SQD1) 和四个质体基因片段 (matK, rbcL, rpl32-trnL, trnL-F) 对广义苦参属及其近缘属物种的654条序列进行了系统发育重建、分化时间估算、祖先分布区重建以及染色体数目和性状演化分析。研究结果表明银砂槐属 (Ammodendron)、厚果槐属 (Ammothamnus) 犬苦参属 (Echinosophora) 嵌入到狭义苦参属 (Sophora s.s.) 中,因此本研究将其定义为广义苦参属 (Sophora s.l.)。广义苦参属共分为九个支持率较高的支系。分歧时间估算和祖先分布区重建显示广义苦参属的祖先类群为无根状茎、顶生小叶或托叶不具刺、荚果不具翅,染色体数目n = 9的落叶灌木,于晚始新世 (late Eocene) 至早渐新世 (early Oligocene) 起源于中亚和/或中国东南部,并通过这些地区扩散至东亚和南亚的邻近地区以及通过白令陆桥到达北美。同时,本研究也验证了南半球经历快速辐射演化的S. sect. Edwardsia物种起源于南美洲的假说。 

 根据最新较为可靠的系统发育框架,本研究将银砂槐属、厚果槐属和犬苦参属并入苦参属,并对广义苦参属的属下等级做了分类处理。分别是恢复了Sophora cavaleriei H. L′ev.种的等级;提出了新组合名称:S. conollyi (Bunge ex Boiss.) M. Liao & B. Xu;以及三个新组名称:S. sect. Flavescentes (P.C. Tsoong) M. Liao & B. Xu, S. sect. Rubriflorae (P.C. Tsoong) M. Liao & B. XuS. sect. Koreenses (P.C. Tsoong) M. Liao & B. Xu 

 相关研究成果以“Phylogeny, biogeography, and character evolution of the genus Sophora s.l. (Fabaceae, Papilionoideae)”为题发表在分类学Top期刊Molecular Phylogenetics and Evolution (IF: 5.019) 上。中国科学院成都生物所博士研究生廖敏为该论文的第一作者,徐波副研究员为通讯作者。相关研究得到了国家自然科学基金 (31570196)、第二次青藏高原综合科学考察研究项目 (2019QZKK0502) 和四川省野生植物共享与服务平台的资助。 

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  1 基于最大似然法 (ML)、贝叶斯法 (ML)、最大简约法 (MP) 构建的广义苦参属系统发育树。A代表核基因,B代表质体基因。 

  2 使用RASP软件中DEC模型构建的广义苦参属的祖先分布区。A代表核基因,B代表质体基因,C代表着广义苦参属的地理分布分区。其中祖先特征状态进化模式标注在了核基因系统树上。 

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