蘭科石仙桃屬植物(Pholidota Lindl. ex Hook.)分布于亞洲熱帶、亞熱帶地區(qū)，世界約有30種，我國產(chǎn)約15種。該屬植物具有重要的經(jīng)濟價值，其中有些類群為傳統(tǒng)中藥材，俗稱石橄欖。然而，以往由于采樣不足、缺乏足夠的信息位點及有限的基因組信息，該屬和近緣屬間的關(guān)系和系統(tǒng)地位尚不清楚，石仙桃屬的分類問題尚存在爭議。

為了解該屬植物的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系及其葉綠體基因組的變異模式，科研人員對13種石仙桃屬植物的葉綠體全基因組進行了高通量測序、組裝和注釋分析。結(jié)果顯示，石仙桃屬葉綠體基因組均為典型的環(huán)狀四分體結(jié)構(gòu)，大小在158,786 ~ 159,781 bp之間。每個葉綠體基因組包含135個基因，其中蛋白質(zhì)編碼基因89個，tRNA基因38個，rRNA基因8個。密碼子使用模式分析顯示石仙桃屬葉綠體基因組偏向使用以A/U結(jié)尾的密碼子。重復(fù)序列分析鑒定出444個串聯(lián)重復(fù)序列，322個回文重復(fù)序列和189個散在重復(fù)序列。變異位點共檢測到525個SSRs、13834個 SNPs和8630個InDels。本研究確定了6個高度可變區(qū)域，用于未來的分子標(biāo)記及相關(guān)的遺傳學(xué)和基因組學(xué)研究。

在綜述之前工作的基礎(chǔ)上，該研究基于葉綠體全基因組序列進一步探討了石仙桃屬及其近緣屬之間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，結(jié)果表明，傳統(tǒng)意義上依據(jù)唇基囊狀界定的石仙桃屬為多系，分為四個主要分支(圖1)：狹義石仙桃屬(Pholidota s.s)與包含貝母蘭屬(Coelogyne Lindl.)部分代表物種的一個分支構(gòu)成姊妹群；另外兩個分支分別與蜂腰蘭屬(Bulleyia Schltr.)和曲唇蘭屬[Panisea (Lindl.) Lindl.])的代表物種聚在一起; P. ventricosa偏離該屬所有其他物種，穩(wěn)定處于系統(tǒng)發(fā)育樹的基部。盡管唇基凹陷的性狀在石仙桃屬物種間表現(xiàn)出相似性，但經(jīng)歷了多次獨立進化而產(chǎn)生，為非同源性狀，而石仙桃屬多數(shù)分支得到子房是否被毛、花苞片形態(tài)等形態(tài)共衍征的支持。

該研究首次基于葉綠體全基因組數(shù)據(jù)比較分析了石仙桃屬植物的遺傳變異和進化，探討了石仙桃屬及其近緣屬之間的系統(tǒng)發(fā)育和親緣關(guān)系。研究結(jié)果有助于更好地理解石仙桃屬及其近緣類群的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，并為該屬植物的分類、演化和保育奠定了基礎(chǔ)。

相關(guān)研究成果已近期發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊BMC Plant Biology（《BMC植物生物學(xué)》）上。中國科學(xué)院華南植物園李琳副研究員及碩士研究生王婉瑤為共同第一作者，華南植物園曾宋君研究員及福建農(nóng)林大學(xué)劉仲健教授為共同通訊作者。該項研究得到國家自然科學(xué)基金項目資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1186/s12870-023-04233-8