近日，國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室森林藥材研究團(tuán)隊(duì)在Molecular Phylogenetics and Evolution（中科院1區(qū)，IF=4.286）發(fā)表題為《Out ofthe Himalaya-Hengduan Mountains: Phylogenomics, biogeography and diversification ofPolygonatumMill. (Asparagaceae) in the Northern Hemisphere》的研究論文。研究結(jié)果促進(jìn)了人們對(duì)北半球間斷分布植物多樣性形成的理解，并為規(guī)范黃精屬種質(zhì)資源的使用和研發(fā)種質(zhì)鑒定技術(shù)提供了理論支撐。
黃精屬（Polygonatum）隸屬于天門(mén)冬科（Asparagaceae）黃精族（Polygonateae），包含64個(gè)物種，其中，黃精、多花黃精、滇黃精等根莖不含淀粉，富含非淀粉多糖、低聚糖、皂苷、黃酮等營(yíng)養(yǎng)和功效成分，具有重要藥用價(jià)值。該研究針對(duì)黃精屬的起源和演化過(guò)程不清，人工栽培種質(zhì)混亂、分類(lèi)系統(tǒng)不完善等基礎(chǔ)和應(yīng)用問(wèn)題，利用葉綠體基因組數(shù)據(jù)構(gòu)建了黃精屬可靠的系統(tǒng)發(fā)育框架，重建了該屬的生物地理歷史，揭示了地質(zhì)構(gòu)造變化和環(huán)境因素在物種分化和性狀演化中的作用。
研究發(fā)現(xiàn)：（1）黃精屬為單系類(lèi)群，屬內(nèi)分為2個(gè)支系，分別對(duì)應(yīng)輪葉組，（互葉組+黃精組）（圖1a）；（2）黃精屬在約20百萬(wàn)年前起源于橫斷山-喜馬拉雅地區(qū)，中新世中期青藏高原隆升、全球氣候變冷/干旱以及東亞冬季風(fēng)的增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)該屬發(fā)生多樣化，隨后東亞夏季風(fēng)的增強(qiáng)以及全球氣候變暖促進(jìn)了該屬物種向其他地區(qū)擴(kuò)散（圖1b）；（3）輪生葉序、乳白色花和短花被筒是黃精屬的祖先性狀。花被顏色的進(jìn)化反映了物種對(duì)不同地區(qū)傳粉者的適應(yīng)，而橫斷山-喜馬拉雅地區(qū)多樣化的傳粉者介導(dǎo)的選擇可能促進(jìn)了該地區(qū)特有種的形成（圖2a, b, c）；（4）黃精屬內(nèi)的核型變化、染色體數(shù)目非整倍化和多倍化過(guò)程促進(jìn)了黃精屬物種的分化和適應(yīng)性進(jìn)化（圖2d）。
圖1基于78個(gè)葉綠體蛋白質(zhì)編碼基因構(gòu)建的（a）黃精屬的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，（b）分化時(shí)間及祖先分布區(qū)重建
圖2祖先性狀重建（a）葉序，（b）花被管長(zhǎng)度，（c）花被顏色，（d）基本染色體數(shù)目
該研究受?chē)?guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助（KF201906），由浙江大學(xué)植物系統(tǒng)進(jìn)化與生物多樣性研究室、國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室森林藥材研究團(tuán)隊(duì)、中科院武漢植物園共同完成。浙江大學(xué)博士研究生夏茂芹為第一作者，國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室斯金平教授和武漢植物園邱英雄研究員為共同通訊作者。
（國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）
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