构建黄芪属植物系统发育骨架：基于分支特异性靶向富集探针组的研究

这篇研究通过设计黄芪族（Astragalean clade）特异性靶向富集探针组（819个位点），成功构建了黄芪属（Astragalus）高支持度的系统发育骨架。研究整合了80份百年馆藏标本的新测序数据，揭示了细胞核与质体基因组冲突（cytonuclear conflict）现象，并通过网状进化分析推测杂交事件在快速辐射分化中的重要作用，为解析这一最大开花植物属的演化机制提供了关键分子证据。

　　

摘要

研究团队针对豆科最大属——黄芪属（Astragalus，约3100种）设计了包含819个黄芪族特异性位点的靶向富集探针组，成功从80份馆藏标本（最古老达110年）中获取核基因组数据，同时捕获叶绿体非靶标序列。系统发育分析不仅验证了现有分类框架，还发现细胞核与质体系统树的显著冲突，网状进化分析揭示了至少6次杂交事件，为解释该属中新生代快速辐射现象提供了新视角。

物种多样性

黄芪属呈现惊人的生态多样性：从一年生草本到刺垫状灌木，分布横跨北半球干旱区。伊朗-图兰区（1500种）和北美西部（450种）是两大分化中心。染色体数呈现东西半球差异：旧世界以n=8为基础的多倍体系列，而新世界特有非整倍体（n=11-15）的Neo-Astragalus分支。

当前分类局限

传统基于形态（如毛被类型、生活型）划分的136个旧世界组和93个新世界组被证明存在广泛同塑性。分子研究识别出11个主要分支，但核基因（ITS）与质体基因（matK）拓扑结构冲突频发，暗示杂交或不完全谱系分选的存在。

研究方法创新

团队开发的探针组覆盖796,855 bp捕获空间，从馆藏标本中平均获得701个位点（75%长度恢复）。通过单拷贝直系同源基因筛选（MO方法）和ASTRAL分析，构建了包含781个位点的超级矩阵，矩阵完整度达73%。叶绿体序列通过FastPlast从非靶标数据中组装获得。

系统发育冲突

核基因组数据支持Ophiocarpus分支多系并入Hypoglottis分支，而质体数据则显示其单系性并作为Eu-Astragalus的姐妹群。Diholcos分支在核树中嵌套于Hypoglottis，但在质体树中与Astracantha形成姐妹群。QuartetSampling分析显示主干节点存在显著基因树冲突（如Hypoglottis-Diholcos节点仅23/668基因一致）。

网状进化证据

PhyloNet网络分析检测到6次网状事件，主要涉及Meso-Astragalus类群祖先的杂交，遗传贡献概率0.135-0.4。例如Trimeniaeus分支与Neo-Astragalus祖先的杂交（概率0.3），以及Hypoglottis与Trimeniaeus的基因渗入。这些事件与细胞核质体冲突区域高度吻合。

分类学启示

研究质疑了传统认为黄芪属以自交为主的演化模式，提出古代杂交事件在快速辐射中的关键作用。质体基因组显示的Ophiocarpus单系性（BS=100）与核基因数据的矛盾，提示结合多基因组数据时需谨慎。

应用前景

该探针组为利用全球标本馆资源开展大尺度系统发育研究建立模板，未来可结合生态位建模（ENM）和比较基因组学，解析干旱适应与染色体变异的分子基础。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献结论；专业术语如ASTRAL、MO方法等均按原文标注；系统发育冲突具体数值引自PhyParts和QuartetSampling分析结果）