靶向捕获测序解析澳大利亚最大豆科植物分支Mirbelieae的系统发育关系

针对豆科植物Mirbelieae族系统关系长期难以解析的问题，James A. R. Clugston等研究人员采用Angiosperms353靶向捕获测序技术，成功重建了该族核心类群的系统发育框架。研究证实传统定义的Pultenaea属为多系群，提出新的属级分类方案，为理解澳大利亚豆科植物快速辐射进化提供了关键分子证据。成果发表于《Annals of Botany》，解决了该领域数十年的分类争议。

　　

澳大利亚作为生物多样性热点地区，其特有的豆科植物Mirbelieae族包含24属756种，占澳大利亚本土豆科植物的近50%。这一植物类群不仅是生态系统中重要的固氮者，还蕴含具有农业和医药价值的化合物（如1080毒素），更是传粉网络的关键节点。然而，该族尤其是核心类群"Pultenaea Group"的系统发育关系长期存在争议，传统形态学分类和基于trnL-F、ITS等单基因标记的研究均未能解决其深层节点关系。这种困境被归因于该族在渐新世至中新世早期经历的快速辐射进化事件，导致谱系间基因树冲突、不完全谱系分选等现象频发。

为突破这一瓶颈，由澳大利亚国家标本馆（National Herbarium of New South Wales）领衔的国际团队开展了基于高通量测序的系统发育基因组学研究。研究人员采用myBaits Angiosperms353通用探针组，对115个代表类群进行靶向捕获测序，获得289个低拷贝核基因标记。通过最大似然法和多物种溯祖模型分析，首次高支持度地解析了Mirbelieae族内所有属间关系，发现传统定义的Pultenaea属为多系群，需重新界定属级分类单元。该研究为澳大利亚特有植物多样性研究提供了新范式，相关成果发表于植物学经典期刊《Annals of Botany》。

关键技术方法包括：（1）跨澳大利亚多地采集115份样本（含30-120年历史标本）；（2）采用CTAB法提取DNA并通过Illumina NovaSeq 6000平台测序；（3）使用HybPiper-nf流程组装353个靶基因；（4）应用paragone-nf管道去除旁系同源基因；（5）IQ-Tree 2进行最大似然分析并计算位点一致性因子（sCF）；（6）ASTRAL III构建多基因溯祖树。

研究结果呈现三大突破：

"基因捕获效率与系统发育解析力"显示Angiosperms353探针组在Mirbelieae中表现出色，平均回收351个基因（最高达353个），远超其他植物类群。289个筛选后的标记包含209,271个碱基，变异位点占比58.16%，为深度节点解析提供充足信号。

"Mirbelieae族系统关系重建"通过超高支持度（UFBoot≥95%）揭示：11个属（如Chorizema、Gastrolobium）为单系群，而6个属（包括关键属Pultenaea sensu Crisp & Weston）呈现多系性。特别值得注意的是，传统Pultenaea属物种分散于7个演化支，其中东部澳大利亚类群构成独立分支，与西部澳大利亚的Euchilus、Grievea等属形成姊妹关系。

"分类学修订的分子基础"部分证实了近期将Pultenaea拆分为5个属（含新属Grievea、Jennata）的合理性。研究还发现Aotus属需排除Aotus sp. Dundas，Phyllota luehmannii应与Urodon合并，这些调整均获得形态学特征支持。位点一致性分析（平均sCF=44.62%）表明虽存在基因树冲突，但主要拓扑结构稳健。

讨论部分强调了三方面科学价值：首先，该研究终结了Mirbelieae族"系统发育不可解析"的争议，证明高通量靶向测序可破解快速辐射类群的演化难题。其次，提出的新分类系统仅需修改8%的物种名称，大幅提升命名稳定性。最后，建立的分子框架为后续研究（如传粉综合征演化、生物地理格局形成）奠定基础。研究者特别指出，部分长分支（如Mirbelia dilatata）反映地理隔离效应，而Pultenaea juniperina的异常定位提示需增加近缘类群采样。

这项研究标志着澳大利亚植物系统学进入基因组学时代，其方法论对处理其他快速辐射类群具有示范意义。正如作者所言："靶向捕获测序不仅解决了长期悬而未决的分类争议，更为理解澳洲大陆特有生物多样性形成机制打开了新窗口。"未来扩大样本量后，该技术有望进一步揭示杂交、基因复制等微观演化过程在Mirbelieae多样化中的作用。