中科院重点实验室DNA片段分类法取得进展

　　

生物通报道，中科院植物研究所系统与进化植物学国家重点实验室陈之端研究组利用四个DNA片段（rbcL、matK、trnL-F和26S  rDNA）和65个广义形态学形状重建毛茛目的系统发育关系，并更新了毛茛目的分类系统。该成果文章Phylogeny and classification of Ranunculales: Evidence from four molecular loci and morphological data发表在《植物生态学、进化与分类学展望》上（Perspectives  in  Plant  Ecology,  Evolution  and  Systematics  (2009,  11:  81-110)）杂志上。

 

毛茛目(Ranunculales)  是真双子叶植物最基部的分支之一，在被子植物大类群演化中起着承前启后的作用，系统位置极为关键。通过选取毛茛目7科99属植物，利用最大简约法和贝叶斯法，在属的水平上构建了毛茛目的系统发育关系。根据所建立的高置信度的系统发育框架，重新界定了毛茛目各科及科内亚科或族；探讨了不同分类阶元的鉴别性性状；澄清了目内一些孤立属的系统位置和分类等级。综合分子和形态学证据，更新了毛茛目的分类系统，包括把防己科划分为两个新的亚科（Menispermoideae  and  Tinosporoideae)，为毛茛科的美花草属(Callianthemum)建立了一新族Callianthemeae。

 

该研究成果对理解毛茛目进化的大格局和进化的脉络，以及理解整个被子植物，特别是真双子叶植物的多样性和花部式样的演化规律有重要意义。

（生物通 小茜）

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Phylogeny and classification of Ranunculales: Evidence from four molecular loci and morphological data

Wei Wanga, An-Ming Lua, Yi Renb, Mary E. Endressc and Zhi-Duan Chena, ,

aState Key Laboratory of Systematic and Evolutionary Botany, Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, 20 Nanxincun, Xiangshan, Beijing 100093, PR China

bKey Laboratory of Medicinal Plant Resource and Natural Pharmaceutical Chemistry of Ministry of Education, College of Life Sciences, Shaanxi Normal University, Xi’an 710062, PR China

cInstitute of Systematic Botany, University of Zurich, Zollikerstrasse 107, 8008 Zurich, Switzerland

 

【Abstract】

Previous phylogenetic analyses of Ranunculales, which have mostly been focused on an individual family and were based on molecular data alone, have recovered three main clades within the order. However, support for relationships among these three clades was weak. Earlier hypotheses were often hampered by limited taxon sampling; to date less than one-tenth of the genera in the order have been sampled. In this study, we used a greatly enlarged taxon sampling (105 species, representing 99 genera of all seven families in the order). Our study is, furthermore, the first to employ morphology (65 characters) in combination with sequence data from four genomic regions, including plastid rbcL, matK and trnL-F, and nuclear ribosomal 26S rDNA to reconstruct phylogenetic relationships within Ranunculales. Maximum parsimony and Bayesian inference were performed on the individual and combined data sets. Our analyses concur with those of previous studies, but in most cases provide stronger support and better resolution for relationships among the three main clades retrieved. The first, comprised solely of the monogeneric family Eupteleaceae, is the earliest-diverging lineage. The second clade is composed exclusively of taxa of Papaveraceae, which is sister to the third clade, the core Ranunculales, comprising the other five families of the order. Circaeasteraceae and Lardizabalaceae form a strongly supported clade. Pteridophyllum is supported as sister to Hypecoum, contradicting the viewpoint that the former is the earliest-diverging genus in Papaveraceae. Glaucidium is basalmost in Ranunculaceae. Within this phylogenetic framework, the evolution of selected characters is inferred and diagnostic morphological characters at different taxonomic levels are identified and discussed. Based on both morphological and molecular evidence, a classification outline for Ranunculales is presented, including the proposal of two new subfamilies, Menispermoideae and Tinosporoideae in Menispermaceae and a new tribe, Callianthemeae, for the genus Callianthemum (Ranunculaceae).

 

陈之端

男，1964年5月生，1985年毕业于山东大学生物系。1992年8月在中国科学院植物研究所获得博士学位并留所工作，先后任研究实习员、助理研究员、副研究员，1997年起任研究员，1999年起任博士生导师。

目前担任中国科学院植物研究所系统与进化植物学国家重点实验室植物系统发育重建创新研究组组长、《植物分类学报》主编。1995年在美国佛罗里达大学进行合作研究。1999、2000、2002和2006年曾分别在瑞士苏黎世大学、英国邱园、美国哈佛大学和美国华盛顿史密森研究所作短期访问学者或合作研究。近年来一直从事的研究领域是植物系统发育重建和生物地理学，即利用多学科的手段，在较高分类阶元上，探讨植物的系统发育关系和演化，并将形态学、古植物学和分子系统学的研究结果相结合，研究植物类群的起源、分化和现代地理格局及其成因。目前的主要研究工作集中在：

（1）在传统的分类学基础上，对分类群进行DNA自动鉴定，即DNA Barcoding；

（2）利用基因和基因组数据，重建分类群的系统发育关系；

（3）利用发育生物学实验技术，研究关键创新性状的功能和进化。

曾主持完成过国家自然科学基金委青年基金和美国国家地理学会（NGF）基金项目各1项，国家自然科学基金委面上项目3项，还分别与路安民研究员和吴征镒院士共同主持过国家基金委重点项目各1项，作为合作者与美国密西根大学仇寅龙博士合作完成一项国家基金委海外青年学者合作基金项目。正在主持中国科学院知识创新方向性项目一项。参加科技部国家重点基础研究发展计划项目（973）和国家自然科学基金委基金重点项目各一项。2005年获云南省自然科学一等奖一项（本人排名第二）。已在国内外SCI收录期刊上（如AJB，DGE，IJPS, MBE, MPE，Nature, NP，PNAS等）上单独或合作发表论文60余篇。