《石蒜属植物进化复杂性解析:染色体变异、基因组大小与系统发育关系的多维研究》

  • 来源专题:生物育种
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2025-07-18
  • 在植物多样性研究领域,石蒜属(Lycoris)因其妖娆的花朵和药用价值备受关注,但这个属的物种却让分类学家们头疼不已——不同个体的染色体数目从12到33不等,基因组大小差异近一倍,形态特征又极易受环境影响。更棘手的是,天然杂交和多倍化现象在石蒜属中极为普遍,导致传统形态分类体系频遭挑战。这种"美丽的混乱"不仅影响种质资源鉴定,更阻碍了对该属进化机制的深入理解。为破解这一难题,江苏省中国科学院植物研究所(南京中山植物园)国家石蒜属种质资源库的研究团队开展了一项系统性研究。他们收集了代表20个物种、5个天然杂交种的64份种质,通过整合细胞遗传学、基因组学和分子系统学方法,绘制出迄今最全面的石蒜属进化图谱。研究发现,虽然全样本中基因组大小与染色体数相关性较弱(R2=0.3026),但在倍性分组内呈现显著规律:二倍体组(2n=12-22)呈负相关(R2=0.8575),而异源多倍体组(2n=19-30)呈强正相关(R2=0.8484),特别是基数x=11的类群(2n=22/33)相关性高达0.9841。这些发现暗示石蒜属可能通过异源多倍化(Allopolyploidy)和染色体倍性变化(Dysploidy)等机制驱动物种分化。

  • 原文来源:http://www.ebiotrade.com/newsf/2025-7/20250710000306189.htm
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    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2018-06-24
    • 樟科山胡椒属树种经济用途广泛。山胡椒属多数种类的种子富含脂肪,可供制皂及工业油用,如油料植物山胡椒(Lindera glauca);不少种类富含芳香油,可制香料及药用,如中草药三桠乌药(Lindera obtusiloba);一些种类的木材有香气,可供家具及文体用品等用,如缅甸著名木材黄金樟的树种山香果(Lindera metcalfiana)。然而,目前对于山胡椒属的物种界定是否合适尚存争议,尤其是山胡椒属、木姜子属和月桂属等的系统关系还不明确。中国科学院西双版纳热带植物园博士研究生赵美丽及其合作者在副研究员宋钰和研究员徐增富的指导下,利用32种樟科植物的叶绿体基因组探讨了山胡椒属植物与其它10属植物的系统关系。 新测序的山胡椒属植物叶绿体基因组大小为152211 bp至152968 bp,与潺槁木姜子(Litsea glutinosa152618 bp)及月桂(Laurus nobilis 152750 bp)的叶绿体基因组大小相近。利用叶绿体基因组全序列构建的系统进化树表明:山胡椒属的黑壳楠(Lindera megaphylla)和潺槁木姜子及月桂形成一组,与香叶树(Lindera communis)、山胡椒和绒毛山胡椒(Lindera nacusua )形成第一分支;其余五种山胡椒属的北美山胡椒(Lindera benzoin )、团香果(Lindera latifolia)、山香果、三桠乌药和海南山胡椒(Lindera robusta)形成第二分支;两个分支构成的属群与由樟属、檫木属和甘蜜树属组成的属群相邻近;增加已公布条形码数据的山胡椒属植物后,第二分支可进一步再分为三组。上述结果确认了山胡椒属为复系类群,提示山胡椒属所处的属群需要分类修订。 该成果以Comparative chloroplast genomics and phylogenetics of nine Lindera species (Lauraceae) 为题发表于国际期刊《科学报告》(Scientific Reports)。该研究得到了国家自然科学基金委(31600531)、中国科学院“西部之光”(Y7XB061B01)和中国科学院东南亚生物多样性研究中心(Y4ZK111B01)等项目的资助。
  • 《武汉植物园基于叶绿体全基因组揭示菱属系统进化关系》

    • 来源专题:转基因生物新品种培育
    • 编译者:姜丽华
    • 发布时间:2023-01-07
    • 菱属(Trapa L.),为菱科(Trapaceae)单属,一年生浮叶水生草本植物,是我国传统的药食两用水生作物,具有重要的生态学和经济学价值。我国菱属资源非常丰富,世界菱属植物的两个物种多样性中心均分布于我国:一是长江中下游地区,二是黑龙江及图们江流域。据《中国植物志》记载,我国共有菱属15种9变种。然而,随着人类活动干扰的不断加剧,湿地不断萎缩退化,菱属生境遭到严重破坏,野生菱种质资源严重流失。目前,细果野菱已经位列中国珍惜濒危植物名录,属国家二级保护植物。因此,菱属野生种质资源的收集已经迫在眉睫,而准确的物种及亲缘关系鉴定,是有力保护和长期利用植物遗传资源的前提。 被子植物的叶绿体基因组为母系遗传的单倍体,其已经成为物种鉴定和系统分类研究的重要工具。而菱属植物由于其营养体相似,果实的形态特征变异幅度广泛,目前属内缺乏一致的、明确的物种划界标准,这给菱属的物种鉴定及进化关系探讨带来很大困难。为了填补这一研究空白,本研究选取13个菱属野生物种进行叶绿体全基因组测序,对15个菱属物种叶绿体基因组进行比较分析,并利用质体序列构建菱属系统发育树。 本研究结果发现,菱属15个野生物种/类群的叶绿体基因组大小为155,453-155,559 bp,具有典型的叶绿体四分体结构:一个LSC、一个SSC和两个IR区域。15个菱属叶绿体基因组结构、GC含量和编码基因数量都具有高度相似性。同时,他们都注释到了130个基因,其中包含85个蛋白编码基因、37个tRNA和8个rRNA。 比较分析发现,菱属叶绿体基因组中有两个高变异热点区域(atpA-atpF和rps2-rpoC2),以及丰富的长重复序列和SSRs位点,主要分布在LSC区和非编码区,可作为潜在的分子标记,用于后续菱属物种鉴定。 三种系统发育树构建方法(MP,ML和BI)一致显示,菱属内部有两个进化分支,小果分支和大果分支。小果分支仅包括细果野菱和四角刻叶菱,位于系统进化树的基部;其余物种属于大果分支,且大果分支内部,菱属物种依据其果实外部形态特征和地理来源进行聚类。 本研究首次报道了15个菱属野生物种叶绿体基因组的比较分析,并基于叶绿体序列构建了菱属内系统进化关系,为菱属植物物种鉴定和系统进化发育研究提供了基础资料,为菱属遗传资源的管理和利用提供了科学依据。 本研究结果已发表在国际期刊BMC plant biology上,中国科学院武汉植物园与西藏大学联培生博士生樊香绒为论文第一作者,水生植物生物学实验室副研究员陈媛媛为通讯作者。本研究由国家自然科学基金(31100247)和中国科学院武汉植物园科研骨干计划(Y855291)资助。