華南植物園對漢克苣苔屬系統發育、雜交與多倍化歷史研究獲進展

自然雜交在植物中廣泛存在。雜交通常伴隨著染色體組加倍，即異源多倍化事件。雜交和多倍化都可以對植物的適應性進化及物種形成產生重要影響，一直以來是進化生物學領域的研究熱點。近年來，系統發育基因組學的廣范應用及快速發展為植物（尤其是一些快速分化的植物類群）的系統發育及進化歷史研究提供了很好的機遇。

最新界定的漢克苣苔屬（Henckelia）為苦苣苔科長蒴苣苔亞族的一個大屬，約有70余種，主要分布在喜馬拉雅山脈和橫斷山脈以及其周邊區域，也有一部分物種延伸到了東南亞、印度南部及斯里蘭卡（圖1A）。我國有漢克苣苔屬植物28種，為該屬的重要分布區。已有的細胞學數據顯示，漢克苣苔屬內染色體數目變異十分復雜，包括2n=8, 18, 20, 22, 32, 34和54。復雜的染色體數目變異預示漢克苣苔屬內可能經歷了復雜的雜交和多倍化歷史。但目前，尚未有相關研究對該類群開展系統發育及進化歷史研究。

中國科學院華南植物園康明研究團隊利用全基因組淺層測序和細胞學數據對分布在中國的26個漢克苣苔屬物種及1個斯里蘭卡的物種開展了系統發育及雜交歷史研究。結果發現：1）分別基于綠葉體基因組和1968個單拷貝核基因都可以獲得高支持率的系統發育樹（圖1B）；2）基于葉綠體基因組獲得的系統發育關系與基于核基因獲得的物種樹間存在嚴重沖突（圖2），且不同核基因樹之間也存在大量的沖突；3）多種統計分析揭示不完全譜系分選及雜交都為產生上述系統發育沖突的重要原因，尤其是系統發育網絡分析顯示雜交在屬內廣泛存在（圖3）；4）基于27個物種共45個群體的染色體計數并結合系統發育基因組分析結果顯示漢克苣苔屬內發生過多次獨立的多倍化事件，且這些多倍化事件都發生在雜交事件之后，預示著這些多倍體物種可能都為異源多倍體。

該研究首次重建了中國漢克苣苔屬物種的系統發育框架，揭示了該類群進化歷史中存在廣泛的雜交和多倍化事件，也證實了長圓葉漢克苣苔（H. oblongifolia）不是漢克苣苔屬成員。相關研究成果已近期在線發表在Annals of Botany（《植物學年報》）上。華南植物園楊麗華助理研究員為論文第一作者，康明研究員為論文通訊作者。該研究得了到國家自然科學基金青年基金、中科院戰略生物資源計劃項目和華南植物園青年人才專項的支持。論文鏈接：https://doi.org/10.1093/aob/mcad047