科研人員解析溫帶本竹子分支系統發育關係

溫帶竹子分支（the temperate bamboo clade）包括23-32屬，約546種，主要分布於東亞地區（特別是喜馬拉雅）和東南亞地區，少數種類分布到印度南部和斯里蘭卡、非洲和馬達加斯加，以及北美洲東部的低海拔地區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，中國西南特有種有180餘種。溫帶竹子分支在分子系統學研究中被證明是一個單系類群，但類群內部之間的關係尚未得到澄清。中國科學院昆明植物研究所李德銖研究團隊致力於溫帶竹類的分類和系統發育研究，在大量材料收集的基礎上，基於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；基於葉綠體 DNA 和核 DNA 片段的分析，發現第11個支系和第12個支系；基於葉綠體全基因組數據，對這些支系間的系統關係進行了探索，澄清了大部分支系間的關係，但這些主要支系內部的關係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據。

近日，昆明植物所科研人員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大量的 SNPs 標記，對第五分支（Phyllostachys clade）及其相關支系（Shibataea, and Arundinaria clades）的系統發育關係進行了研究。基於 RAD 測序數據所獲得的 SNP 矩陣，構建了目前為止竹亞科解析度最高的一棵系統發育樹，並得到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。結果表明，基於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果不同的是，基於 RAD 數據的系統發育關係與按照形態性狀的傳統分類結果較一致。具有細型地下莖的物種形成了兩個單系分支，一支為主要分布於東亞低海拔地區的 Sino-Japanese clade ，另一支為特有分布於橫斷山-喜馬拉雅高海拔地區的 alpine Bashania 。此外，研究對比了兩種不同 SNP 生成的方法，基於參考序列比對的 BWA-GATK 方法，以及基於 de novo 組裝的 Stacks 方法。儘管有大量缺失數據的存在，基於兩種方法所得到的最大矩陣，均能獲得拓撲結構相似及高解析度的系統發育樹。該研究對於揭示溫帶竹類的起源與演化具有科學意義，對進一步研究該類群物種多樣性的形成和演化歷史打下了堅實基礎。

研究結果以Genome-wide RAD sequencing data provide unprecedented resolution of the phylogeny of temperate bamboos (Poaceae: Bambusoideae)為題在線發表在Scientific Reports上。該研究得到了國家自然科學基金項目的支持。

基於 RAD 數據構建的溫帶木本竹子系統發育樹。分支上的數字代表靴代值，高於95%的靴代值未顯示。粗的枝代表粗型地下莖類型，細的枝代表細型地下莖類型。

來源：中國科學院昆明植物研究所

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