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研究进展

武汉植物园在大戟科铁椤桐亚科系统发育与生物地理学研究中取得进展

大戟科(Euphorbiaceae)是被子植物中的核心类群之一,凭借其丰富的形态和物种多样性,在全球生态系统中占据重要地位。更值得关注的是,该科蕴藏着大量具有药用与能源价值的植物资源,对人类社会经济发展贡献显著。分子系统学研究将大戟科划分为四个亚科,其中铁椤桐亚科(Cheilosoideae)不仅是四个亚科中物种数量最少的一个类群,也是分化时间较早的分支。该亚科仅包含铁椤桐属(Cheilosa)和红椤桐属(Neoscortechinia),共七个物种,主要分布于东南亚和马来群岛地区。由于该类群形态特征同质性高,且过往分子系统发育研究中存在取样不足的局限,亚科之间以及亚科内部的物种间亲缘关系长期缺乏清晰认识,严重制约了对大戟科分子系统和演化历史的理解。
武汉植物园植物多样性与进化研究组王青锋研究员团队长期致力于大戟科分子系统学研究。团队对铁椤桐亚科进行了系统性取样,并结合大戟科其余亚科的代表性取样,基于质体基因组和核糖体DNA数据,首次构建了该亚科物种水平的系统发育框架。研究结果一致表明,质体基因组和核基因数据均稳固支持该亚科的单系性,并进一步证实其为大戟科中最早分化的支系(图1)。值得注意的是,传统上被视为独立属的铁椤桐属在系统发育树上嵌套于红椤桐属内部,表明该类群的属级界限需重新评估和修订。生物地理学分析推测,铁椤桐亚科的祖先起源于东南亚(图2),并于中新世中期(约12.77个百万年前)开始分化,同时研究也支持大戟科祖先最可能起源于东南亚地区。该研究为认识大戟科早期演化历史及热带植物区系形成过程提供了新的系统学证据,也为后续开展大戟科族、属水平的分类修订以及性状演化研究奠定了坚实基础。
相关研究成果以“Plastid genomes and phylogenomic relationships in Cheilosoideae, a poorly known early-diverging subfamily of Euphorbiaceae”为题,发表于BMC Plant Biology期刊。武汉植物园博士研究生冉朝辉和Hager R. Belal为论文并列第一作者,武汉植物园魏能副研究员和美国史密森研究所(Smithsonian Institution)的Kenneth J. Wurdack研究员为共同通讯作者,武汉植物园王生位副研究员、王青锋研究员等参与了该项研究。本项工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院中-非联合研究中心、CAS-ANSO可持续发展研究项目以及中国科学院生物分类学科学家岗位等项目资助。

图1. 基于质体基因组(左)和核糖体DNA(右)构建的大戟科铁椤桐亚科系统发育树

图2. 大戟科铁椤桐亚科祖先分布区重建

植物多样性与进化研究组