豆科植物网状进化之谜：基于全基因组复制(WGD)和异源多倍化的系统发育解析

这篇综述通过分析76个物种473个基因家族的转录组数据，揭示了豆科植物基部系统发育关系的复杂网状进化模式。研究发现6个亚科均存在独立的全基因组复制(WGD)事件，其中三个亚科(Cercidoideae、Dialioideae和Caesalpinioideae)显示出异源多倍化(allopolyploidy)特征，表明存在古老杂交事件。研究整合了超比对(superalignment)、多树溯祖(coalescent-based)分析和PhyloNet网状进化推断等多重证据，为豆科植物进化史提供了新的见解。

　　

亮点

物种选择

我们使用hyb-seq靶向富集技术为189种豆科植物生成序列组装（补充表1和2）。后续通过样本追踪发现3个序列存在错误后予以剔除：Vouacapoua americana、Dialium guianense和Dicorynia guianensis。

为基因家族分析，我们额外增加了43个物种的基因序列：18个来自转录组组装（其中6个已存在于...

基部物种树与既往研究一致

通过超比对获得的单拷贝共识物种树（图1a）与既往研究完全吻合：

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  蝶形花亚科(PAP)和云实亚科(CAE)互为姐妹群

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  酸榄亚科(DIA)是该姐妹群的基部类群

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  Duparquetia(DUP)以99%的支持率成为这三者的基部类群

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  紫荆亚科(CER)和油楠亚科(DET)互为姐妹群（支持率41%）

讨论

多项证据强烈支持豆科植物基部存在多种类型的独立WGD事件：

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  蝶形花亚科和油楠亚科为同源多倍化(autopolyploidy)

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  酸榄亚科和紫荆亚科主要为异源多倍化，但保留了二倍体祖先的后代

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  云实亚科的异源多倍化模型显示其可能与蝶形花亚科祖先及某个可能已灭绝的谱系存在杂交

作者贡献声明

Jacob Stai：撰写初稿及修订、可视化、方法学设计、研究实施

Warren Cardinal-McTeague：资源获取、经费支持、数据管理、概念设计

Anne Bruneau：方法学指导、经费支持、数据管理

Steven Cannon：研究监督、可视化、经费支持

致谢

本研究获美国农业部农业研究局(USDA-ARS) CRIS项目5030-21000-071-000D资助。USDA为平等机会提供方。文中提及商品仅作信息说明，不代表官方推荐。

研究使用了SCINet项目和AI中心的计算资源...