科研进展

华南植物园对豆科“反向重复区缺失类群”系统发育及紫藤族跨大洲演化研究获得进展

  

  在豆科蝶形花亚科内,某些类群的叶绿体基因组缺失一个反向重复区,它们被称为反向重复区缺失类群”(IRLC, inverted repeat-lacking clade)IRLC大约涵盖4族、48属、4000余种,其中包括被子植物最大的属——黄耆属(Astragalus, ~2500)、模式植物蒺藜苜蓿(Medicago truncatula),以及众多的蔬菜、杂粮、饲料、药材作物,如豌豆、蚕豆、兵豆、鹰嘴豆、苜蓿、甘草等。早先的研究因缺乏样品、序列数据不足等原因,IRLC的族间和大支间的系统关系不甚明了,本研究采用叶绿体基因组和部分核基因序列进行建树,重新界定了黄耆族(Astragaleae)、锦鸡儿族(Caraganeae)与雀儿豆族(Chesneyeae)。本研究认为锦鸡儿族为杂交渐渗(introgression)起源,其叶绿体基因组与核基因组分别来自不同的亲本类群,山羊豆族(Galegeae)的甘草亚族(Glycyrrhizinae)亦见此现象。 

  紫藤族(Wisterieae)隶属于IRLC,为热带/亚热带木质藤本植物。该族为亚洲-大洋洲-北美洲间断分布类群,包含了广泛栽培的园林植物紫藤属(Wisteria)、南药牛大力(Nanhaia speciosa)、观赏花卉耀花豆(Sarcodum scandens)等。本研究结合分子系统发育和形态学证据,从该族鸡血藤属(Callerya)中分离出一新属——毛鸡血藤属(Villosocallerya)(1)。生物地理学分析(2)发现紫藤族起源于晚始新世的中国南部与中南半岛,其中紫藤属在中中新世通过白令陆桥迁移至温带北美洲,而澳洲鸡血藤属(Austrocallerya)通过位于马来群岛的华莱士区(Wallacea)迁移至大洋洲。在随后的更新世,藤萝(Wisteria brachybotrys)、多花紫藤(Wisteria floribunda)以及日本夏藤(Wisteriopsis japonica)通过东海陆桥到达日本南部。 

  该研究是在中科院华南植物园植物科学研究中心陈红锋研究员与美国Smithsonian Institution文军(Jun Wen)研究员的指导下,由段磊博士与知名豆科专家Jamie Compton教授(雷丁大学退休)等人共同完成。该研究得到了国家自然科学基金面上项目和广东省科技计划项目等课题的资助。相关研究结果已于近期发表在学术期刊Molecular Phylogenetics and Evolution (《分子系统发育与进化》)。文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1055790321001688 

图1. 毛鸡血藤的花,果和叶背。(摄影:朱鑫鑫、周卓)

图2. 紫藤族的时空演化。左(树):分化时间分析;右(树):祖先分布区重建;左上(花):耀花豆的花;左下(曲线图):第三纪全球气温变化;右下(地图):紫藤族的分布区及迁移路线。