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为解决斑鸠菊亚族(Piptocarphinae)分类难题,研究人员分析 nrITS 序列,发现其多系起源等,为植物分类提供依据。
在植物分类学的广袤领域中,菊科(Compositae)斑鸠菊族(Vernonieae)的分类一直是个令人头疼的谜题。自斑鸠菊族最初被描述以来,其亚族的划分就问题不断。这主要是因为原本庞大的多系属 —— 斑鸠菊属(Vernonia Schreb.)被拆分,众多小属随之诞生,使得亚族的界定变得模糊不清。
斑鸠菊亚族包含约 152 种植物,分属 9 个属,主要分布在新热带地区。传统上,该亚族以叶片和茎上的星状毛或银色鳞片、脱落的内层总苞片、头状花序中较少的小花以及短而钝的花柱收集毛等特征来界定。然而,这些特征并非斑鸠菊亚族所特有,在其他亚族中也能找到,这就导致了其分类界限的不稳定。
其中,斑鸠菊属(Piptocarpha R.Br.)的分类也存在诸多疑问。该属植物多为攀援习性,具有独特的花部特征,但目前对其属内物种的系统发育关系了解甚少,尤其是含苞片(paleae)物种的进化历史更是未知。苞片在斑鸠菊族中是一种罕见的特征,仅在少数物种的头状花序 receptacle 中出现,其进化起源和意义尚不明确。
为了揭开这些谜团,来自哥伦比亚、美国、英国等地的研究人员开展了深入研究。研究成果发表在《Kew Bulletin》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先是分类群采样,选取了斑鸠菊亚族 7 个属的物种,为斑鸠菊属 8 个物种和之前未纳入系统发育分析的皮托菊属(Piptocoma Cass.)2 个物种新生成 nrITS 序列,并结合从 GenBank 获取的 184 个序列构建分子矩阵。其次,通过 DNA 提取、扩增和测序获得序列数据,部分样本还从 HybSeq 序列中提取 ITS 序列。最后,利用 MAFFT 进行序列比对,在 W-IQ-TREE 中进行最大似然法(ML)分析,评估分支支持度。
研究结果如下:
- 系统发育分析:尽管对美洲斑鸠菊族的分类群采样有限,但 ML 分析得到的拓扑结构与以往研究基本一致。斑鸠菊亚族呈现多系性,Eremosis 与 Leiboldiinae 构成姐妹群,支持率为 100%;Piptocoma 位于 Lychnophorinae 分支内;Critoniopsis 和 Piptocarpha 形成并系群。Eremosis 和 Piptocarpha 是单系的,支持率分别为 99% 和 82%,而 Critoniopsis 只有在包含 Cuatrecasanthus 时才是单系的,支持率为 100%。Piptocoma 不是单系的,支持率为 90%。Piptocarphasubg. Piptocarpha 是单系的,支持率为 55%,但 Psubg. Hypericoides 是并系的。两种具苞片的物种分别位于两个姐妹分支中。
- 分类处理:基于研究结果,研究人员提出了新的分类组合。将 Cuatrecasanthus 和 Joseanthus 归为 Critoniopsis 的异名,创建了 8 个新组合和 1 个新名称;将 Yariguianthus 归为 Piptocarpha 的异名,提出了新组合 P. glomerulata。
研究结论和讨论部分具有重要意义。研究表明,斑鸠菊亚族应缩小范围,仅包含单系的 Piptocarpha 属,这为该亚族的分类提供了更清晰的框架。同时,研究确定了苞片在美洲斑鸠菊族中至少独立起源 3 次,在 Piptocarpha 属中可能起源 2 次,丰富了对植物特征进化的认识。此外,研究还发现 Piptocarpha 属中具苞片物种的小花形态特征与苞片的防御功能可能相关,为理解植物结构的适应性进化提供了新视角。不过,研究也指出,Piptocoma 属的分类还需更多研究,Dasyandantha 与 Critoniopsis 以及 Ekmania / Huberopappus 组与 Lychnophorinae 的关系也有待进一步探索。
这项研究为菊科斑鸠菊族的分类学研究提供了重要依据,解决了长期以来的分类争议,为后续的植物进化研究和分类修订奠定了坚实基础,推动了植物系统学领域的发展。