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昆明植物所在荨麻科性状演化研究中取得新进展

生物技术 时间:2019-11-30 16:40:28 作者:莫敖坤
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昆明植物所在荨麻科性状演化研究中取得新进展


基于最大简约法构建的荨麻科15个形态性状的演化趋势

荨麻科(Urticaceae)是一个全球分布的大科,也一直是分类学上较为困难的类群。该科植物的形态特征复杂多样,并且很多重要的分类性状(如花、果实、托叶、苞片等)的形态极其微小,需要借助放大镜、解剖镜等设备才能鉴别。此外,该科荨麻族(Urticeae)植物大多数植株都被刺毛,给采集和鉴定都带来了很大困难。因此,该科自1789年成立以来,科下族间、属间的系统关系一直存在争议,缺乏一个可靠的分类系统。

中国科学院昆明植物研究所李德铢研究组近年来对荨麻科进行了较为系统深入的研究。在构建该科迄今最完整的系统发育框架的基础上(Wu et al. 2013. Molecular Phylogenetics and Evolution 69: 814-827),最近又在该科形态性状演化中取得新进展。该组研究人员吴增源在大量查阅存放于英国自然历史博物馆(BM)、英国皇家邱园标本馆(K)、英国爱丁堡皇家植物园标本馆(E)、中国科学院植物研究所植物标本馆(PE)和中国科学院昆明植物研究所标本馆(KUN)的馆藏荨麻科标本基础上,基于研究组前期构建的系统发育框架以及祖先形态性状重建理论,选取了荨麻科19个关键形态性状,运用最大简约法(MP)和最大似然法(ML)分别对其进行了祖先形态性状重建及演化趋势分析。结果发现,16个性状发生了多次逆转和平行演化,其中10个性状分别存在大于8次的改变,3个性状的改变在28-40次之间。研究还分别为荨麻科科下四大主要分支找到了共衍征,进一步支持了此前该科科下应划分为四个亚科的观点。同时,该研究还挖掘出一些小的分支和属的多个形态学共衍征,并且表明苎麻属(Boehmeria)、雾水葛属(Pouzolzia)等非单系属则需要进一步加大取样对其进行更加全面深入的分析。另外,研究结果还表明,荨麻科在某一地质历史时期可能伴随着生境或植被类型的变化发生过快速的适应性演化。该研究为基于系统发育进行的形态性状演化研究来评估形态性状在系统分类学中的价值提供了一个新的例证。

研究结果以Ancestral state reconstruction reveals rampant homoplasy of diagnostic morphological characters in Urticaceae, conflicting with current classification schemes 为题于11月3日发表在Plos One上。

该项目得到了国家自然科学基金重点项目 (40830209)、国家重点基础研究发展计划 (2014CB954100)、科技部科技基础性工作专项项目(2013FY112600)和“2012年国家建设高水平大学公派研究生项目”的资助。

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