近年來(lái)，系統發(fā)育基因組學(xué)（Phylogenomics）的廣泛應用為眾多疑難生物類(lèi)群系統關(guān)系的解析提供了極大幫助，進(jìn)一步深化了人們對于“生命之樹(shù)”（Tree of Life）的理解與認識。對于被子植物（有花植物）類(lèi)群，大量系統發(fā)育基因組學(xué)研究的開(kāi)展使得目與科級水平的系統關(guān)系不斷解析并逐漸穩定，然而對于科下屬級水平的研究還存在較大欠缺，尤其對于被子植物中的一些大科，目前相關(guān)研究主要集中于對亞科與族水平的代表類(lèi)群取樣，在屬級層面廣泛取樣的研究還較少，尤其對于大科類(lèi)群在屬級層面近乎全面取樣的研究還鮮見(jiàn)報道。因此，對被子植物大科類(lèi)群在屬級層面進(jìn)行深入的系統發(fā)育基因組學(xué)研究依然是探討被子植物“生命之樹(shù)”的重要內容。
棕櫚科（Arecaceae）隸屬于被子植物單子葉鴨跖草分支（Commelinid monocots），包含約181屬2600余種，是具有重要經(jīng)濟、文化及生態(tài)價(jià)值的大科。該科數百個(gè)物種在全球不同地區作為人類(lèi)食物、生產(chǎn)原料或藥材等廣泛使用，該科類(lèi)群也因普遍具有優(yōu)良的園藝觀(guān)賞價(jià)值在全世界尤其熱帶亞熱帶地區大量栽培。此外，該科超過(guò)90%的物種分布于熱帶雨林地區，亦是探討熱帶雨林生物多樣性起源演化問(wèn)題的理想對象。由于該科社會(huì )關(guān)注度高，長(cháng)期以來(lái)吸引了眾多研究者的關(guān)注，關(guān)于該科類(lèi)群的系統分類(lèi)學(xué)研究長(cháng)期且持續開(kāi)展，不斷增進(jìn)人們對該科類(lèi)群在系統演化及分類(lèi)學(xué)等方面的認識，然而到目前為止該科在族層面的系統發(fā)育框架依然未能得到很好解決，屬級層面系統關(guān)系的解析更是如此。
中國科學(xué)院華南植物園葛學(xué)軍研究員與華南農業(yè)大學(xué)姚綱博士、英國邱園William J. Baker博士等多家單位研究人員展開(kāi)合作，基于葉綠體系統發(fā)育基因組學(xué)研究手段，采用葉綠體基因組83個(gè)編碼區序列聯(lián)合矩陣以及83個(gè)編碼區序列和22個(gè)非編碼序列聯(lián)合矩陣對棕櫚科178屬 (占該科所有屬的98.3%) 276種的系統關(guān)系進(jìn)行了研究。結果表明：（1）基于葉綠體系統發(fā)育基因組學(xué)手段能有效解決棕櫚科系統關(guān)系，該科所有5亞科、28族以及絕大部分屬間關(guān)系均得到解決并獲得了很高支持；2）增加部分非編碼區序列數據能有效提高棕櫚科眾多節點(diǎn)的系統發(fā)育關(guān)系解析度；（3）參考所得葉綠體系統發(fā)育框架，棕櫚科目前所界定的亞科、族以及眾多亞族均獲得了支持，但該科之中最大的族檳榔族（Areceae）之中多個(gè)亞族的單系性未能獲得支持，有待進(jìn)行新的分類(lèi)處理；（4）對于棕櫚科中目前在亞族水平尚未進(jìn)行分類(lèi)處理的多個(gè)屬，其系統位置得以確定，為其在亞族水平的分類(lèi)處理提供了系統發(fā)育依據；（5）將本研究所得棕櫚科葉綠體系統發(fā)育框架與前人已報道的該科核基因系統發(fā)育框架相比，該科之中眾多節點(diǎn)關(guān)系高度一致，但同時(shí)在族、亞族及屬等層面也有不少節點(diǎn)存在明顯的核-質(zhì)沖突（Nuclear-plastid discordance）現象，初步推測可能與雜交（Hybridization）或不完全譜系分選（Incomplete lineage sorting）等進(jìn)化事件有關(guān)。
該項目基于對棕櫚科在屬級層面近乎全面的取樣并采用葉綠體系統發(fā)育基因組學(xué)分析，獲取了該科在屬級層面系統關(guān)系得到高度解析的系統發(fā)育框架，增進(jìn)了對該科類(lèi)群“生命之樹(shù)”的理解，為該科在后續的分類(lèi)學(xué)、生物地理學(xué)及生物多樣性起源演化等方面的研究提供了堅實(shí)的系統發(fā)育框架，亦為從近乎全屬層面進(jìn)行取樣對被子植物大科類(lèi)群開(kāi)展系統發(fā)育基因組學(xué)分析提供了案例參考。
相關(guān)研究成果發(fā)表在BMC Biology雜志上。該項目得到了中國科學(xué)院B類(lèi)先導專(zhuān)項”、中國科學(xué)院國際合作計劃，以及中國科學(xué)院生物資源計劃等項目的資助。
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