蘭科石仙桃屬植物(Pholidota Lindl. ex Hook.)分布于亞洲熱帶、亞熱帶地區(qū)，世界約有30種，我國(guó)產(chǎn)約15種。該屬植物具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，其中有些類群為傳統(tǒng)中藥材，俗稱石橄欖。然而，以往由于采樣不足、缺乏足夠的信息位點(diǎn)及有限的基因組信息，該屬和近緣屬間的關(guān)系和系統(tǒng)地位尚不清楚，石仙桃屬的分類問(wèn)題尚存在爭(zhēng)議。
為了解該屬植物的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系及其葉綠體基因組的變異模式，科研人員對(duì)13種石仙桃屬植物的葉綠體全基因組進(jìn)行了高通量測(cè)序、組裝和注釋分析。結(jié)果顯示，石仙桃屬葉綠體基因組均為典型的環(huán)狀四分體結(jié)構(gòu)，大小在158,786 ~ 159,781 bp之間。每個(gè)葉綠體基因組包含135個(gè)基因，其中蛋白質(zhì)編碼基因89個(gè)，tRNA基因38個(gè)，rRNA基因8個(gè)。密碼子使用模式分析顯示石仙桃屬葉綠體基因組偏向使用以A/U結(jié)尾的密碼子。重復(fù)序列分析鑒定出444個(gè)串聯(lián)重復(fù)序列，322個(gè)回文重復(fù)序列和189個(gè)散在重復(fù)序列。變異位點(diǎn)共檢測(cè)到525個(gè)SSRs、13834個(gè) SNPs和8630個(gè)InDels。本研究確定了6個(gè)高度可變區(qū)域，用于未來(lái)的分子標(biāo)記及相關(guān)的遺傳學(xué)和基因組學(xué)研究。
在綜述之前工作的基礎(chǔ)上，該研究基于葉綠體全基因組序列進(jìn)一步探討了石仙桃屬及其近緣屬之間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，結(jié)果表明，傳統(tǒng)意義上依據(jù)唇基囊狀界定的石仙桃屬為多系，分為四個(gè)主要分支(圖1)：狹義石仙桃屬(Pholidota s.s)與包含貝母蘭屬(Coelogyne Lindl.)部分代表物種的一個(gè)分支構(gòu)成姊妹群；另外兩個(gè)分支分別與蜂腰蘭屬(Bulleyia Schltr.)和曲唇蘭屬[Panisea (Lindl.) Lindl.])的代表物種聚在一起; P. ventricosa偏離該屬所有其他物種，穩(wěn)定處于系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的基部。盡管唇基凹陷的性狀在石仙桃屬物種間表現(xiàn)出相似性，但經(jīng)歷了多次獨(dú)立進(jìn)化而產(chǎn)生，為非同源性狀，而石仙桃屬多數(shù)分支得到子房是否被毛、花苞片形態(tài)等形態(tài)共衍征的支持。
該研究首次基于葉綠體全基因組數(shù)據(jù)比較分析了石仙桃屬植物的遺傳變異和進(jìn)化，探討了石仙桃屬及其近緣屬之間的系統(tǒng)發(fā)育和親緣關(guān)系。研究結(jié)果有助于更好地理解石仙桃屬及其近緣類群的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，并為該屬植物的分類、演化和保育奠定了基礎(chǔ)。
相關(guān)研究成果已近期發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊BMC Plant Biology（《BMC植物生物學(xué)》）上。中國(guó)科學(xué)院華南植物園李琳副研究員及碩士研究生王婉瑤為共同第一作者，華南植物園曾宋君研究員及福建農(nóng)林大學(xué)劉仲健教授為共同通訊作者。該項(xiàng)研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1186/s12870-023-04233-8
圖1. 基于22個(gè)葉綠體基因組構(gòu)建的石仙桃屬及其近緣屬的ML系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)
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