苦苣苔科(Gesneriaceae)植物形態(tài)多樣、花色豐富、分布廣泛，兼具極高的觀賞與科研價(jià)值。為適應(yīng)不同生境與傳粉者，該類群在形態(tài)和適應(yīng)性性狀上曾經(jīng)歷多次平行演化。隨著分子系統(tǒng)學(xué)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)上主要依賴形態(tài)特征的苦苣苔科分類體系，近年來經(jīng)歷了深層次的修訂，屬級分類系統(tǒng)也做出了重大調(diào)整，逐步趨于統(tǒng)一。細(xì)蒴苣苔亞族(Subtribe Leptoboeinae)是苦苣苔科中一個(gè)東亞特有類群，目前包括5至8屬約48個(gè)物種。長期以來，該亞族在屬級水平上的分類框架屢經(jīng)變動，界定不清，給物種保護(hù)與系統(tǒng)分類帶來諸多困擾，且尚未有相關(guān)研究對該類群開展全面的系統(tǒng)發(fā)育及進(jìn)化歷史研究。因此，利用基因組學(xué)數(shù)據(jù)厘清該亞族的系統(tǒng)發(fā)育及進(jìn)化關(guān)系尤為重要。

為解答上述問題，中國科學(xué)院昆明植物研究所極小種群野生植物綜合保護(hù)研究團(tuán)隊(duì)開展了廣泛采樣，覆蓋了細(xì)蒴苣苔亞族全部已知屬級單元和相關(guān)外類群，共收集27個(gè)物種的樣品(圖1)，并對每個(gè)樣本進(jìn)行了全基因組重測序。從二代測序數(shù)據(jù)中組裝出完整的葉綠體基因組，同時(shí)篩選出600余個(gè)直系同源低拷貝基因進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)研究。主要研究結(jié)果包括：1)首次基于基因組數(shù)據(jù)構(gòu)建了該亞族高支持度的系統(tǒng)發(fā)育樹，發(fā)現(xiàn)多個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)存在顯著的基因樹不一致與核質(zhì)沖突信號(圖2);2)進(jìn)一步系統(tǒng)發(fā)育網(wǎng)絡(luò)分析表明，這些沖突很可能源于歷史上發(fā)生的雜交事件，揭示了雜交在該類群物種形成中的重要作用(圖3);3)結(jié)合系統(tǒng)發(fā)育與形態(tài)證據(jù)，正式描述并建立1個(gè)新屬——粗莖苣苔屬(Crassicaulis)(圖4)，同時(shí)證實(shí)傳統(tǒng)界定的短筒苣苔屬(Boeica)為多系類群。研究團(tuán)隊(duì)將補(bǔ)充更多屬級模式種的樣本，繼續(xù)對該亞族進(jìn)行全面、穩(wěn)健的分類修訂。

該研究以Phylogenomic reconstruction reveals deep reticulate evolutionary history and polyphyletic genus (Boeica) in the subtribe Leptoboeinae (Gesneriaceae),with description of a novel genus為題，在線發(fā)表于系統(tǒng)生物學(xué)經(jīng)典期刊Cladistics。昆明植物研究所博士研究生楊豐懋與華南植物園博士后凌少軍為共同第一作者，昆明植物研究所蔡磊副研究員、愛丁堡皇家植物園Michael M?ller博士及海南大學(xué)任明訊教授為共同通訊作者，廣西植物研究所溫放研究員、西南林業(yè)大學(xué)王逸之副研究員、昆明植物所正高級工程師蔡杰、博士研究生楊入瑄、顧威、胡湘洲、林烈文等參與了研究。該研究得到中國科學(xué)院戰(zhàn)略生物資源計(jì)劃(CAS-TAX-24-059)、第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究(2019QZKK0502)以及國家自然科學(xué)基金(41871041)等項(xiàng)目的支持。

圖1 細(xì)蒴苣苔亞族的取樣代表物種

圖2 檢測與解析基因樹不一致性：通過可視化核基因樹與物種樹在各節(jié)點(diǎn)的拓?fù)錄_突(采用Phyparts分析量化)。左上插圖展示了對七個(gè)存在顯著基因樹不一致性的屬級分支進(jìn)行的phytop系統(tǒng)發(fā)育沖突分析結(jié)果。

圖3 代表性樣品的雜交檢測分析圖示。(a)PhyloNet分析;(b)Dsuite分析。

圖4 新屬物種，粗莖苣苔(Crassicaulis guiliangii)