分類學是生物多樣性保護和資源可持續(xù)利用的科學基礎。然而,自然界復雜的物種形成過程,尤其是網狀進化和多倍化等現象,會導致產生形態(tài)與遺傳特征均難以區(qū)分的類群,即“分類學復雜類群”(Taxonomically Complex Groups,TCGs),為傳統分類學研究帶來巨大挑戰(zhàn)?,F代分類學研究采用整合分類學方法,綜合形態(tài)學、分子系統發(fā)育、細胞核型分析及生物地理學等多維度證據,為精準界定物種提供了有效途徑。亞洲醉魚草屬(Buddleja)植物兼具高觀賞價值與重要的食藥用功能,其進化歷程中復雜的網狀進化和多倍化事件,導致部分復合群和廣布種的分類地位長期存疑,是典型的分類學復雜類群。
該研究通過大范圍的野外調查取樣,獲取了詳實的形態(tài)數據和大量的分子材料,在此基礎上開展了形態(tài)學比較研究,通過核型分析確定各類群染色體數目及倍型,利用高通量測序技術獲得了大量核基因序列和葉綠體全基因組數據進行系統發(fā)育分析和群體遺傳學研究,并結合地理分布信息,對亞洲醉魚草屬多個爭議類群進行了整合分類學研究(圖1)。主要研究發(fā)現包括:(1)甘肅醉魚草物種地位的恢復:甘肅醉魚草(B. purdomii)曾被處理為短序醉魚草(Buddleja brachystachya)的異名,但在系統發(fā)育關系上二者并未構成單系群;核型分析進一步揭示二者存在倍性差異(短序醉魚草為四倍體,甘肅醉魚草為二倍體),且二者地理分布相隔較遠(短序醉魚草為橫斷山特有種,甘肅醉魚草分布于黃土高原),基于上述證據整合,支持恢復甘肅醉魚草的獨立物種地位(圖2 左);(2)新種絳紫醉魚草的發(fā)現與描述:分布于成都平原西部和云南東北部的醉魚草種群,在形態(tài)特征和遺傳結構上均與廣布種醉魚草(B. lindleyana)呈現顯著分化?;谄洫毺氐慕{紫色花部特征,研究團隊將其描述并命名為新種——絳紫醉魚草(B. atropurpurea)(圖2中);(3)新種安寧醉魚草的發(fā)現與描述:在云南省安寧市發(fā)現醉魚草屬新種,其圓錐花序密被粉色分枝毛,具有較高觀賞價值。細胞學證據表明該種為六倍體,系統基因組學分析揭示其核基因與葉綠體基因組存在明顯的譜系沖突(cytonuclear discordance),暗示該物種可能通過異源多倍化形成。據其模式產地命名為安寧醉魚草,拉丁學名B. calostachya(calo-:美麗;stachys:花序)表征其獨特花序形態(tài)(圖2右)。該研究最終將亞洲醉魚草屬物種總數修訂為30種(圖3),為該類群的瀕危物種保護和可持續(xù)利用奠定了分類學基礎。
上述研究成果以Unraveling the taxonomy of AsianBuddleja: Species discovery and delimitation through morphological comparison,ploidy analysis and phylogenomic insights為題,發(fā)表于植物分類學經典期刊TAXON。中國科學院昆明植物研究所博士研究生楊豐懋為論文第一作者,葛佳副研究員和陳高研究員為通訊作者,劉恩德、郭永杰、沙雯、金敏飛、馬雨倩和四川省自然科學研究院李小杰、安徽師范大學張思宇、西北師范大學白增福也參與了該研究。研究得到昆明植物園、昆明植物研究所標本館、植物多維成像及多樣性分析平臺、中國西南野生生物種質資源庫的支持,并得到國家自然科學基金、云南省基礎研究面上項目和云南省興滇英才青年人才專項的支持。
圖1三個目標物種的取樣范圍A:甘肅醉魚草;B:絳紫醉魚草;C:安寧醉魚草
圖2三個目標物種的生境和形態(tài)特征圖(楊豐懋、白增福)和墨線圖(沙雯繪)左:甘肅醉魚草;中:絳紫醉魚草;右:安寧醉魚草
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