中國科學(xué)院昆明植物研究所網(wǎng)站19日發(fā)布消息：該所李德銖和郭振華研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合雙酶切位點(diǎn)相關(guān)的簡化基因組測序(ddRAD-seq)和淺層測序技術(shù)，選取了32屬200種213個(gè)個(gè)體構(gòu)建了溫帶竹類的系統(tǒng)發(fā)育框架，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合多樣化分析、關(guān)鍵性狀演化分析等結(jié)果，揭示了溫帶竹類復(fù)雜的演化歷史。

作為竹亞科三個(gè)族之一的青籬竹族(Arundinarieae)，即溫帶竹類，是一個(gè)自然的單系分支。該分支包含35屬約580種，包括了具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的毛竹，觀賞價(jià)值極佳的紫竹、湘妃竹、方竹、筇竹和箬竹等，及大熊貓?jiān)谧匀簧持械娜恐魇持穹N。該類群開花周期長達(dá)幾年甚至120年，難以獲得具花標(biāo)本，加上營養(yǎng)體形態(tài)特征高度復(fù)雜和多樣化，從而導(dǎo)致溫帶竹類物種界定困難，屬間關(guān)系爭議很大。

圖為基于ddRAD數(shù)據(jù)構(gòu)建的溫帶竹類系統(tǒng)發(fā)育樹。中國科學(xué)院昆明植物研究所提供

前期研究表明，溫帶竹類具有復(fù)雜的異源多倍化起源和可能的近期輻射演化歷史。基于葉綠體全基因組數(shù)據(jù)的研究將溫帶竹類劃分為12個(gè)主要的支系，但在亞族和屬的水平上都與經(jīng)典分類存在明顯的沖突。

在李德銖和郭振華研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的溫帶竹類的系統(tǒng)發(fā)育框架中，屬間關(guān)系得到較好解決：紀(jì)如竹分支(Hsuehochloa)最早分化，由懸竹屬(Ampelocalamus)、鐮序竹屬(Drepanostachyum)和須彌筱竹屬(Himalayacalamus)構(gòu)成的ADH分支(the ADH lineage)其次，隨后分化的是貢山竹分支(Gaoligongshania)，剩余的類群可以按照地下莖類型劃分為假鞭分支(the pachymorph lineage)和真鞭分支(the leptomorph lineage)。

進(jìn)一步比較發(fā)現(xiàn)，基于葉綠體全基因組數(shù)據(jù)構(gòu)建的系統(tǒng)樹和ddRAD樹具有強(qiáng)烈的沖突，檢測出了65對沖突的系統(tǒng)關(guān)系。推測溫帶竹類的葉綠體基因和核基因有著不同的進(jìn)化歷史和復(fù)雜的網(wǎng)狀進(jìn)化關(guān)系，并推測不完全譜系分選和雜交事件是導(dǎo)致該類群網(wǎng)狀進(jìn)化的主要原因。

圖為溫帶竹類分化速率圖。中國科學(xué)院昆明植物研究所提供

此外，分子鐘時(shí)間估算和多樣化分析結(jié)果顯示，溫帶竹類的干群發(fā)生于晚始新世至早漸新世，冠群于早中新世(18.73或20.96百萬年前)開始分化，內(nèi)部各主要支系在3.45個(gè)百萬年內(nèi)快速分化完成。結(jié)果支持在中新世中期溫帶竹類分別有一次譜系快速積累過程和分化速率的急劇上升事件(每百萬年0.96種)，推測青籬竹族的快速分化與中新世中期東亞季風(fēng)的加強(qiáng)聯(lián)系緊密。性狀演化分析推斷出地下莖類型的祖征為無假鞭的合軸型，具假鞭的合軸散生型地下莖和具真鞭的單軸型地下莖分別有兩次獨(dú)立的起源。真鞭類型的地下莖可能代表了一個(gè)關(guān)鍵創(chuàng)新性狀的產(chǎn)生，其在11個(gè)百萬年前出現(xiàn)，竹鞭的延伸能力大大加強(qiáng)，并在地下形成龐大的營養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)，極大促進(jìn)了竹子擴(kuò)散和定植至不同生境的能力。

該研究對于揭示溫帶竹類的輻射與網(wǎng)狀演化具有重要的科學(xué)意義，為青籬竹族的亞族新分類系統(tǒng)的提出提供了強(qiáng)有力的支撐，對進(jìn)一步研究該類群物種多樣性的形成和網(wǎng)狀演化機(jī)制打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為利用系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)解決其它古多倍化起源的輻射演化植物類群的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系提供了一個(gè)典型案例。

相關(guān)研究成果于近期在國際演化生物學(xué)頂級(jí)期刊Systematic Biology在線發(fā)表。

標(biāo)簽： 演化