巴尔干半岛稀有特有种Ferula heuffelii的系统发育定位：质体与核基因组冲突信号揭示伞形科分类学困境

本研究通过基因组浅测序(genome skimming)技术，从19世纪标本果实中成功组装Ferula heuffelii的完整质体基因组和nrDNA顺反子，解决了这一巴尔干半岛稀有特有种在伞形科中的分类争议。研究发现核数据支持其与具增殖复伞形花序的类群聚为支系A'，但质体数据因杂交事件和信号冲突显示不一致结果。该研究揭示了质体基因组不同区域进化速率差异对系统发育重建的影响，为复杂进化历史的类群研究提供了方法学范式。

　　

在伞形科庞大的Ferula属中，Ferula heuffelii是一个令人困惑的巴尔干半岛特有种。这个仅存于19世纪标本中的物种，其分类地位长期悬而未决——传统分类将其归入Dorematoides亚属，但分子证据缺乏验证。更棘手的是，Ferula属的进化历史充满杂交和快速分化事件，加之多数物种分布在中亚难以抵达的荒漠山区，标本获取困难重重。当百年标本遇上现代基因组学技术，一场跨越时空的分类学解密就此展开。

波兰托伦哥白尼大学的研究团队从1898年采集的标本果实中提取DNA，采用基因组浅测序技术获得近完整质体基因组和核rDNA顺反子序列。通过整合已发表的三套分子标记数据集，结合最大似然法和贝叶斯推断，揭示了核数据与质体数据的显著冲突：核基因支持F. heuffelii与具增殖复伞形花序的支系A'聚簇，而质体数据却显示其与中亚分布的F. litwinowiana有最近共同祖先。这项发表于《Botanical Journal of the Linnean Society》的研究，不仅解开了这个百年分类学谜题，更凸显了复杂进化历史类群研究中多基因组标记整合的重要性。

关键技术包括：1) 从百年标本中提取DNA并进行Illumina HiSeq 2500测序；2) 使用NOVOPlasty和GetOrganelle软件组装质体基因组；3) 通过PhyloHerb流程提取外显子、内含子和基因间隔区序列；4) 采用PartitionFinder确定最佳分区策略；5) 运用RAxML和MrBayes进行系统发育重建。

研究结果

质体和nrDNA顺反子组装
从两个分果皮中获得的15,478,738条reads，经GetOrganelle组装产生3个contigs（最长85,445 bp），最终注释出80个蛋白编码基因、29个tRNA和3个rRNA。质体基因组图谱显示缺失区域集中在反向重复区(IRA/IRB)，涉及rpl2、ycf2等基因。

系统发育定位冲突
核数据(ITS+ETS)将F. heuffelii稳固置于支系A'(BS=99%, PP=0.92)，该支系包含具增殖复伞形花序的F. caspica等物种。而质体标记(rps16+rpoC1+rpoB-trnC)却显示其与F. caspica形成姐妹群(BS=87%, PP=1.00)。全质体基因组分析进一步加剧矛盾——F. heuffelii与中亚的F. litwinowiana聚簇(BS=100%, PP=1.00)，且该关系在不同基因组区域分析中稳定性差异显著。

分子进化异质性
比较外显子、内含子和间隔区的系统发育树发现：内含子数据集产生最多独特分支(26个)，而蛋白编码序列与间隔区的冲突最小。TOP