研讨解析焦点十字花科植物的零碎发育关系

十字花科（Brassicaceae或Cruciferae）植物约有351属3977种，是一个全球散布的天然类群，包含罕见绿叶类蔬菜、油料作物油菜、园艺不雅赏植物喷鼻雪球等。该科有形式植物拟南芥，也是被子植物全基因组序列数据揭橥最多的科之一，为研讨全基因组加倍、情况顺应机制、基因功效退化等主要生物学成绩供给了机遇。十字花科的分类学研讨汗青悠长，近年来的分子零碎学研讨从新界定了十字花科族的划分，并由较早零碎的19个族慢慢扩增至划分为52个族。因为十字花科庞杂的退化汗青，且已有研讨取样代表缺乏，焦点十字花科的次要分支间以及族间的零碎发育关系仍存在成绩。中国迷信院昆明植物研讨所植物多样性与团队李德铢研讨组依托中国东北野生生物种质资本库，拔取焦点十字花科31族71属199种以及4个未划分至族的属停止片面剖析，以该科基部类群岩芥菜族中的三个代表种为外类群，包含222个叶绿体基因组数据以及235个核糖体（nr）DNA（个中106个叶绿体基因组数据以及112个nrDNA数据为该研讨中新获取）。在基于nrDNA序列停止的零碎发育剖析中，将焦点十字花科划分为4个分支，即clades a–d（图1）。该研讨还基于叶绿体全基因组数据以及卵白编码基因构建两种矩阵，移除比对存疑的区域或去除交换饱和的基因后，应用贝叶斯法以及最年夜似然法重建焦点十字花科的零碎发育关系。该研讨支撑将焦点十字花科划分为三个高支撑率的分支：Lineage Ⅰ（LI），Lineage II（LII）和Lineage Ⅲ（LⅢ），个中LⅠ与LⅡ + LⅢ组成姐妹群（图2和3）。该研讨将有争议的LⅡ分分割析为单系分支，说明一些难以解析的深度分支的零碎发育关系，肯定双盾荠族为该分支最早分化的类群，岩荠族与高河菜族+含生荠族互为姐妹类群（图3）。LⅢ分支与基于nrDNA序列研讨划分的clade d分支表示出高度的分歧性，两组数据集的剖析成果都支撑离子芥族、花旗杆族以及鸟头荠族为并系类群。此外，该研讨综合比拟核质之间的零碎发育关系，发明年夜量的抵触节点，进一步证明十字花科阅历庞杂的退化汗青，为十字花科的来源与退化汗青供给研讨根底。另一方面，该研讨还发明叶绿体编码基因rps16的丧失能够是南芥族和庭芥族的共衍征。(100yiyao.com）