昆明植物所在茶树的分子物种界定研究中取得新进展

　　

作物野生近缘种是指与作物遗传关系较近的植物类群，是宝贵的植物遗传资源，对于改良作物品种、提高作物的产量和质量具有十分重要的意义。茶是我国重要的木本经济作物之一，广义上的茶树指山茶属茶组（Camellia?sect.?Thea）的全部物种，是极其宝贵的遗传种质资源，对于拓宽茶树栽培品种的遗传基础、改良品种、创制新品种具有重要作用。茶组植物在建立之初仅有2种，后续主要的分类系统如Sealy、张宏达和闵天禄系统认为茶组分别包含5种1变种、32种4变种和12种6变种。自《中国植物志》英文版出版之后，仍不断有茶组新分类群被相继发表，反映了茶树的物种多样性仍未被充分认识。虽然学者们对茶组的分类研究已逾百年，积累了丰富的形态识别经验，但对茶组到底包含了多少物种仍未达成共识，其物种鉴定、种间界限仍然存在一定程度的混乱，限制了野生茶树资源的开发利用和茶相关产业的长足发展。因此，有必要结合除形态以外的其它学科证据对其进行物种界定的研究。

中国科学院昆明植物研究所“东亚特征植物分类与系统演化”专题组与云南大学和美国密西西比州立大学等多位学者合作，利用叶绿体基因组数据对39个山茶属茶组形态物种（图1）共计165个个体进行物种界定分析，重新评估了山茶属茶组中基于形态特征划分物种的合理性，并进一步探索了该组植物的物种多样性。基于上述数据，利用三种启发式物种界定方法（ASAP、PTP、mPTP），识别与形态物种定义相似的分子可操作分类单元（MOTU，molecular operational taxonomic unit）。研究结果与基于形态特征的物种划分并不完全吻合，但是在单系分类群中，MOTU?划分和形态物种的匹配率得到了提高。另外，基于不同方法得到的分子物种界定结果存在较大差异。通过引入形态特征、地理分布、单系三个标准进行综合评估，最终将39个茶组形态物种划分为28个一致OTU（Consensus OTU），即11个（28%）基于形态特征界定的物种得不到分子证据的支持。另外，有10个一致OTU包含了难以解析的形态物种复合群，需要结合更多证据进行深入研究（图2）。研究还揭示了28个一致OTU之间的分子鉴别特征（Molecular diagnostic characters），有望在未来应用于茶树的分子鉴定。该研究为深入识别茶树植物的种间界限迈出了坚实的一步，为这一具有重要经济意义的植物类群的合理利用和保护提供了理论框架。

研究成果以Species delimitation of tea plants (Camellia?sect.?Thea) based on super-barcodes为题发表在植物学领域专业期刊BMC Plant Biology上。中国科学院昆明植物研究所已毕业硕士研究生蒋银子和杨俊波正高级工程师为论文共同第一作者，余香琴副研究员、向春雷研究员和杨世雄副研究员为论文通讯作者。

研究得到了国家自然科学基金、中国科学院“青年创新促进会”会员及云南省“兴滇英才支持计划”青年人才专项等项目的资助。昆明植物研究所彭华研究员、刘杰副研究员、贺正山博士、云南大学赵建立副研究员和美国密西西比州立大学Ryan A. Folk博士等参与了该研究。

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图1?山茶属茶组植物形态多样性，A-E:?C. sinensis?var.?sinensis;F-J:?C. costata;K-O:?C. taliensis;P-T:?C. kwangsiensis

图2?山茶属茶组植物系统发育树与分子物种界定结果，分支图为基于最大似然法和叶绿体全基因组构建的山茶属茶组植物的ML树，形态物种用红色标注表示单系，形态物种用黑色标注代表非单系。物种名后的方块表示基于叶绿体全基因组序列利用不同分子物种界定分析方法所识别出的MOTU