非洲葡萄藤属(Ampelocissus)的系统发育基因组学解析：历史生物地理学与物种界定新视角

本研究通过整合系统发育基因组学、形态学与生物地理学证据，首次全面解析了葡萄科(Vitaceae)非洲葡萄藤属(Ampelocissus)的演化历史。研究团队利用60个质体基因组(5cp)与2个核基因(2nu)数据集，重建了该属四大分支的演化关系，揭示非洲物种非单系起源，并提出亚洲始新世起源后两次独立扩散至非洲的假说。研究不仅澄清了花序类型等关键分类性状的演化保守性，还基于分子证据描述了马达加斯加3个新分类群，为这一具有经济价值的植物类群提供了全球尺度下的分类框架。

　　

在热带植物多样性研究中，葡萄科(Vitaceae)的葡萄藤属(Ampelocissus)一直是个令人着迷又充满挑战的类群。这个包含约95个物种的属不仅与重要经济作物葡萄(Vitis)有着密切的亲缘关系，其部分物种的块根还被非洲和马达加斯加居民用作"野生木薯"食用，叶片则被制成缓解经痛的草药。然而令人惊讶的是，如此重要的植物类群中仅有2个物种被列入IUCN保护名录，更棘手的是非洲多个物种的界限模糊不清——同一物种的不同居群可能表现出截然不同的毛被、叶形等形态特征，而亚洲的A. latifolia与马达加斯加的A. elephantina因形态相似长期存在分类争议。

这种混乱局面源于三个关键问题：一是既往研究多局限于区域性的植物志编撰，缺乏全球视角的系统发育分析；二是非洲样本的严重不足导致sect. Ampelocissus内部关系未能解析；三是传统分类依赖的花序等形态特征是否具有演化保守性尚不明确。这些问题不仅阻碍了对该属生物多样性形成机制的理解，更直接影响着野生植物资源的保护与可持续利用。

为破解这些难题，来自马达加斯加大学、中国科学院植物研究所等机构的研究团队开展了一项跨学科的整合研究。研究人员首先构建了包含1670条分布记录的全球采样框架，特别加强了非洲和马达加斯加样本的采集（24个新样本）。通过高通量测序获得质体全基因组和229个核基因正交同源序列，结合60taxa_5cp+2nu数据集进行多方法系统发育重建。生物地理学分析采用RASP软件重建祖先分布区，形态演化则通过Mesquite软件追踪关键性状的演化路径。

主要研究结果

系统发育关系
分析首次明确支持Ampelocissus s.s.的单系性，将其划分为4个主要分支：美洲分支（Clade I）作为Vitis的姐妹群，以及包含非洲-亚洲混合组成的Clade II（圆锥花序系）和Clade III（聚伞花序系）。值得注意的是，非洲物种分散在两个不同分支中，证实其非单系起源。

生物地理学重建
祖先分布区分析表明，非洲Ampelocissus可能始新世时期起源于亚洲，随后经历至少两次独立扩散：一次至非洲大陆（形成Clade II），另一次至马达加斯加（Clade III）。这一发现修正了传统认为非洲类群为独立演化的观点。

形态演化与分类修订
研究表明花序类型（圆锥vs聚伞）、花柄结构和卷须相关花序在系统发育中高度保守，可作为可靠的分类特征。基于此，研究团队重新界定了争议物种A. elephantina的界限，并正式描述了马达加斯加的3个新分类群。

讨论与意义
这项研究通过多学科证据链，首次在基因组尺度上重建了Ampelocissus的演化历史。发现非洲类群的亚洲起源模式为理解旧大陆热带植物跨洋扩散提供了新案例。提出的花序类型演化保守性理论，为今后葡萄科分类系统修订提供了关键依据。描述的3个新分类群则直接推动了马达加斯加生物多样性编目工作。

特别值得关注的是，研究揭示的cyto-nuclear discordance（细胞核与质体基因组信号冲突）现象，暗示杂交事件可能在Ampelocissus-Vitis分支演化中扮演重要角色。这一发现为后续研究葡萄科网状进化提供了新的切入点。论文中建立的全球采样策略和整合分析方法，也为其他广布类群的系统学研究提供了可借鉴的范式。