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科研進(jìn)展
郭振華和李德銖研究組采用全基因組范圍的RAD測序數(shù)據(jù)深度解析溫帶本竹子分支的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系 文章來源:中國西南野生生物種質(zhì)資源庫 | 發(fā)布時間:2017-09-15 | 作者:郭振華 | 瀏覽次數(shù): | 【打印】 【關(guān)閉】 溫帶竹子分支(the temperate bamboo clade)包括23-32屬,約546種,主要分布于東亞地區(qū)(特別是喜馬拉雅)和東南亞地區(qū),少數(shù)種類分布到印度南部和斯里蘭卡、非洲和馬達(dá)加斯加,以及北美洲東部的低海拔地區(qū)和熱帶或亞熱帶高山。東亞有該分支近500種,是其多樣化中心,其中中國西南特有種就有180余種。溫帶竹子分支在分子系統(tǒng)學(xué)研究中被證明是一個單系類群,但類群內(nèi)部之間的關(guān)系尚未得到很好的澄清。中國科學(xué)院昆明植物研究所李德銖研究團(tuán)隊(duì)多年致力于溫帶竹類的分類和系統(tǒng)發(fā)育研究,在大量材料收集的基礎(chǔ)上,基于8個葉綠體DNA片段的分析將溫帶竹類劃分為10個主要支系(Zeng, Zhang & al., 2010, Mol. Phylo. Evol)。最近基于葉綠體DNA和核DNA片段的分析,又發(fā)現(xiàn)了第11個支系(Yang, Zhang & al. 2013, Mol. Phylo. Evol)和第12個支系(Zhang et al. 2016, Mol. Phylo. Evol);基于葉綠體全基因組數(shù)據(jù),對這些支系間的系統(tǒng)關(guān)系進(jìn)行了探索,澄清了大部分支系間的關(guān)系(Ma et al. 2014,Syst. Biol.), 但這些主要支系內(nèi)部的關(guān)系還無法通過相對保守的葉綠體基因組序列來解決,而需要更多的核基因數(shù)據(jù)。 最近,中國科學(xué)院昆明植物研究所郭振華和李德銖研究組利用一種簡化基因組測序的方法即RAD (restriction-site-associated DNA) 測序方法,在全基因組水平開發(fā)大量的SNPs標(biāo)記,對第五分支(Phyllostachys clade)及其相關(guān)支系(Shibataea, and Arundinaria clades)的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系進(jìn)行了研究?;?/span>RAD測序數(shù)據(jù)所獲得的SNP矩陣,構(gòu)建了目前為止竹亞科分辨率最高的一棵系統(tǒng)發(fā)育樹,并得到8個主要的分支:Yushania + Fargesia, Chimonocalamus + Fargesia sect. Ampullares, alpine Bashania+Fargesia, Drepanostachyum + Himalayacalamus, Gaoligongshania, Sino-Japanese clade, Chimonobambusa, Ferrocalamus + Indocalamus。結(jié)果表明,基于葉綠體片段所命名的第五分支(Phyllostachys clade),第四(Shibataea clade)及第六分支(Arundinaria clade)均不為單系。與葉綠體片段所得到的結(jié)果不同的是,基于RAD數(shù)據(jù)的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系與按照形態(tài)性狀的傳統(tǒng)分類結(jié)果較一致。具有細(xì)型地下莖的物種形成了兩個單系分支,一支為主要分布于東亞低海拔地區(qū)的Sino-Japanese clade,另一支為特有分布于橫斷山-喜馬拉雅高海拔地區(qū)的alpine Bashania。此外,該研究對比了兩種不同SNP 生成的方法,基于參考序列比對的BWA-GATK方法,和基于de novo組裝的Stacks方法。盡管有大量缺失數(shù)據(jù)的存在,基于兩種方法所得到的最大矩陣,均能獲得拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相似及高分辨率的系統(tǒng)發(fā)育樹。該研究對于揭示溫帶竹類的起源與演化具有重要的科學(xué)意義,對進(jìn)一步研究該類群物種多樣性的形成和演化歷史打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 上述研究結(jié)果以Xueqin Wang, Xiaying Ye, Lei Zhao, Dezhu Li, Zhenhua Guo & Huifu Zhuang (2017), Genome-wide RAD sequencing data provide unprecedented resolution of the phylogeny of temperate bamboos (Poaceae: Bambusoideae)為題在線發(fā)表于Scientific Reports上。文章鏈接,該研究得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31470322, 31430011和31501030)的支持。 圖1 基于RAD數(shù)據(jù)構(gòu)建的溫帶木本竹子系統(tǒng)發(fā)育樹。分支上的數(shù)字代表靴代值,高于95%的靴代值未顯示。粗的枝代表粗型地下莖類型,細(xì)的枝代表細(xì)型地下莖類型。 |
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