中國(guó)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(jiǎn)化基因組測(cè)序(ddRAD-seq)和淺層測(cè)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(lèi)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(lèi)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(lèi)，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(lèi)群開(kāi)花周期長(zhǎng)達(dá)幾年甚至120年，難以獲得具花標(biāo)本，加上營(yíng)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(lèi)物種界定困難，屬間關(guān)系爭(zhēng)議很大。

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

前期研究表明，溫帶竹類(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)群可以按照地下莖類(lèi)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(shù)和ddRAD樹(shù)具有強(qiáng)烈的沖突，檢測(cè)出了65對(duì)沖突的系統(tǒng)關(guān)系。推測(cè)溫帶竹類(lèi)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(cè)不完全譜系分選和雜交事件是導(dǎo)致該類(lèi)群網(wǎng)狀進(jìn)化的主要原因。

圖為溫帶竹類(lèi)分化速率圖。中國(guó)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(lèi)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(wàn)年前)開(kāi)始分化，內(nèi)部各主要支系在3.45個(gè)百萬(wàn)年內(nèi)快速分化完成。結(jié)果支持在中新世中期溫帶竹類(lèi)分別有一次譜系快速積累過(guò)程和分化速率的急劇上升事件(每百萬(wàn)年0.96種)，推測(cè)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(lèi)型的祖征為無(wú)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(lèi)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(wàn)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(yíng)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(duì)于揭示溫帶竹類(lèi)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(lèi)系統(tǒng)的提出提供了強(qiáng)有力的支撐，對(duì)進(jìn)一步研究該類(lèi)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(lèi)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(guó)際演化生物學(xué)頂級(jí)期刊Systematic Biology在線發(fā)表。

標(biāo)簽： 演化