**Mimosa benthamii与Mimosa mollis（Fabaceae）间的自然种间杂交：Mimosa × gretheriae nothosp. nov. 的确认依据**

《Forests》：Natural Interspecific Hybridization Between Mimosa benthamii and Mimosa mollis (Fabaceae): Evidence for the Recognition of Mimosa × gretheriae nothosp. nov.

　　

自然杂交（natural hybridization）可能模糊物种边界并产生形态上非典型的个体，仅凭表型无法解决其分类学身份。在墨西哥中部，Mimosa benthamii与M. mollis同域分布，存在表现出异常形态性状组合的个体。研究人员整合形态学与分子证据，检验这些个体是否源于种间杂交，表征亲本遗传贡献的变异，并评估其是否构成形态上可诊断的杂种实体。研究人员对145株植物的29个叶、刺、果实和花序性状进行了检查，并分析了42条可重复的RAPD（random amplified polymorphic DNA）条带，包括16个亲本诊断性标记。推定亲本物种在形态上可区分，并可通过亲本诊断性RAPD标记加以鉴别，而形态非典型个体表现出中间型、亲本型和超亲型形态性状的异质性组合，并占据相对于两个分类单元中间且部分重叠的位置。形态学与分子证据的一致性支持M. benthamii与M. mollis之间的自然杂交。杂种指数（hybrid index）分析揭示了异质的亲本标记谱，包括具有中间值的个体以及显示与M. mollis更相似的个体。然而，RAPD标记的分辨率有限，无法确认回交事件、遗传渐渗（genetic introgression）或特定杂种世代。尽管存在混合的亲本标记谱，M. benthamii与M. mollis在接触区内仍保持形态上的分化，并可通过亲本诊断性RAPD标记加以区分。与杂种亲缘关系一致的分子证据与诊断性形态性状组合之间的吻合支持将该杂种实体确认为Mimosa × gretheriae nothosp. nov.。这些发现记录了Mimosa属中的自然种间杂交，并表明杂交可产生显著的表型和分子变异，而亲本分类单元仍保持形态上的可区分性。

**研究背景与意义**

自然杂交（natural hybridization）是植物中广泛存在的进化过程，为分化谱系之间的基因交换提供了机制，并产生可影响后续进化轨迹的遗传和表型变异。其后果因亲本分类单元之间的遗传分化程度、杂种育性和适合度以及调控后续基因流的生态和生殖屏障而异。当杂种可育时，与一个或两个亲本物种的反复回交可能导致渐渗（introgression），使遗传物质跨越物种边界而不必侵蚀亲本分类单元的身份。因此，杂交可导致截然不同的结果，从短暂的杂种形成和局部渐渗到适应性变异的转移、新进化谱系的形成，或反之，其中一个相互作用分类单元的遗传同化。自然杂交带为检验物种边界的通透性和维持以及种间基因流的进化后果提供了有价值的系统。

准确鉴定杂种个体对于解释杂交带的进化动力学至关重要，然而仅基于表型进行鉴定可能具有挑战性。尽管亲本分类单元之间的形态中间性传统上被视为杂种起源的标志，但杂种表型不一定严格中间。取决于遗传模式、重组、显性和后续回交，杂种可能表现出中间型、马赛克型、亲本型或超亲型性状组合。由于这种表型变异可使杂种鉴定复杂化，整合互补证据为推断杂种起源提供了更稳健的基础。

Mimosa约有600种，是最大的豆科属之一，其多样性主要集中在Neotropics。墨西哥是Mimosa多样性和特有性的主要中心之一，拥有100种以上，其中一半以上为特有种。尽管这一多样性对于理解该属的进化历史具有重要意义，但墨西哥Mimosa中的自然杂交仍鲜有记录。在高度多样的墨西哥Mimosa区系中，M. benthamii J.F.Macbr.和M. mollis Benth.通过一系列营养和生殖性状加以区分，包括分枝形态、叶结构、果实形态和花序结构。其中，花序结构尤为独特，M. benthamii具有穗状花序（spicate inflorescences），而M. mollis产生头状花序（capitate inflorescences）。在研究区域中，这两个分类单元在接触区共存，研究人员观察到表现出非典型形态性状组合的个体，包括偏离任一物种典型状态的花序。这些形态非典型个体在两个分类单元共存处的出现使研究人员假设它们可能源于自然种间杂交，而非代表任一物种内的种内形态变异。

在此背景下，研究人员通过整合形态学和分子证据，研究了M. benthamii与M. mollis之间接触区中形态非典型个体的推定杂种起源。具体而言，研究人员探究这些个体是否代表自然种间杂交的产物，如果是，它们是否构成形态上可诊断的实体。研究人员首先评估M. benthamii和M. mollis在研究系统中是否保持形态分化并可通过亲本诊断性分子标记加以区分。研究人员假设，如果形态非典型个体为杂种起源，它们应（i）表现出与两个分类单元相关的形态性状组合，而不一定显示严格的表型中间性；（ii）显示与两个分类单元贡献一致的分子谱，变异可能反映不同程度的亲本遗传贡献和可能的回交。最后，研究人员评估支持杂种亲缘关系的分子证据与可诊断的形态性状组合之间的一致性是否支持将该杂种实体正式分类学确认为Mimosa × gretheriae nothosp. nov.。

**关键技术方法**

研究在墨西哥中部Morelos州Sierra de Huautla地区开展，采样设计包括一个同域接触区和四个异域参考点（每个推定亲本物种两个点）。形态学研究共采样145株个体，评估29个营养和生殖性状（20个叶性状、2个刺性状、5个果实性状和2个花序性状）。分子分析对同一145株个体进行RAPD分析，从57个随机10-mer引物中筛选出8个可产生可重复亲本诊断性标记的引物，共获得16个诊断性标记（3个与M. benthamii相关，13个与M. mollis相关），总计记录42条可重复RAPD条带。统计分析包括嵌套方差分析（ANOVA）、Tukey多重比较检验、判别函数分析（DFA）、主成分分析（PCA）以及基于最大似然的杂种指数分析（HardigHybrid.exe）。

**研究结果**

**亲本分类单元之间的形态分化**：通过嵌套ANOVA对29个形态性状进行分析，经Benjamini–Hochberg FDR校正后，检测到M. mollis与M. benthamii之间在29个形态性状中的24个（82.8%）存在显著差异，涵盖叶、刺、果实和花序形态。当分析仅限于同域亲本个体时，19个（65.5%）性状的种间显著差异仍然保持。结果表明亲本物种之间大多数形态差异在可比环境条件下得以维持。

**接触区非典型个体的形态变异**：通过单因素ANOVA对29个形态性状逐项分析，经FDR校正后，26个（89.7%）性状在三组间存在显著差异。形态非典型个体表现出异质性表型表达：中间型表达最为常见（12个性状，41.4%），其次为M. mollis型（6个，20.7%）和M. benthamii型（5个，17.2%），4个性状（13.8%）为亲本型，正超亲型和负超亲型各检测到1个性状（3.4%）。叶形态DFA显示前两个判别函数分别解释61.29%和38.70%的组间判别变异，非典型个体占据亲本组之间的广阔区域并部分重叠。果实形态DFA中DF1和DF2分别解释81.86%和18.14%的判别变异，非典型个体在判别空间中分布广泛并与两个亲本组重叠。叶形态PCA中PC1和PC2分别解释88.67%和4.93%的总形态变异（合计93.60%），非典型个体分布较广，占据亲本组之间并部分重叠的空间。

**杂种亲缘关系的分子证据**：基于42条可重复RAPD条带的PCA揭示了M. mollis与M. benthamii之间的分子分化，两个亲本分类单元占据 multivariate分子空间的对比区域，而形态非典型个体主要分布在M. mollis占据的分子空间内或附近，其分子谱与M. mollis重叠并向M. benthamii方向延伸。最大似然杂种指数分析揭示了145株个体间亲本遗传贡献的显著变异，亲本分类单元分别聚集在杂种指数连续体的两端（M. benthamii接近0，M. mollis接近1）。形态非典型个体占据连续体的广阔部分，从M. mollis亲本范围内的谱到代表混合亲本贡献的中间值。杂种指数值呈不对称分布，混合亲本谱优先向M. mollis方向延伸。

**整合证据与Mimosa × gretheriae的分类学评估**：形态学和分子证据的整合支持大多数形态非典型个体的杂种亲缘关系，同时揭示其表型和分子组成的显著变异。尽管存在变异，具有分子证据支持杂种亲缘关系的个体可通过诊断性形态性状组合与亲本分类单元区分。最具信息量的差异涉及叶结构和毛被、花序形态和生殖性状。特别是该杂种实体的穗状头状花序（spiciform heads）不同于M. mollis的球状头状花序和M. benthamii的穗状花序，与羽片和小叶数目及小叶毛被的差异共同提供了显著的诊断性特征组合。分子证据支持杂种亲缘关系与形态上可诊断的性状组合之间的一致性支持将该杂种实体确认为Mimosa × gretheriae nothosp. nov.。

**讨论与结论**

讨论部分指出，综合形态学和分子证据支持M. benthamii与M. mollis在接触区的自然种间杂交。两个亲本分类单元保持形态可区分性，在29个性状中的25个（86.2%）存在显著差异，并占据 multivariate形态空间的对比区域。在此分化背景下，形态非典型个体表现出跨越并部分重叠两个分类单元表型变异的性状组合。42条可重复RAPD条带（包括16个亲本诊断性标记）的联合谱独立支持这一形态模式。表型和分子证据之间的一致性表明这些个体不是任一亲本分类单元的简单形态变异，而是代表M. benthamii与M. mollis之间自然种间杂交的产物。

杂种个体的形态表达是异质的而非一致的中间型。虽然29个性状中的20个（69.0%）显示中间值，但4个性状（13.8%）为M. mollis型，4个（13.8%）为亲本型，1个（3.4%）表现出负超亲。这种异质性模式在 multivariate水平上同样明显。因此，该系统中的杂种形态更好地描述为中间型、亲本型和超亲型性状状态的组合，而非M. benthamii和M. mollis的简单形态平均。杂种形态的异质性表达是植物杂交的公认后果，反映了不同性状不必对杂交均匀响应。

分子数据揭示了形态非典型个体间相对亲本 ancestry的显著变异。尽管PCA基于42条可重复RAPD条带清晰分离了M. mollis和M. benthamii，形态非典型个体占据亲本组之间更广阔的分子空间，许多个体显示向M. mollis偏移的谱。杂种指数分析中，一些个体具有接近亲本参考中点的值，与中间多基因座谱一致，而另一些显示更接近M. mollis的值。然而，可用标记无法区分特定杂种世代、确认回交事件或重建遗传渐渗的历史。

尽管有种间杂交的证据，M. benthamii和M. mollis在接触区内仍保持明显分化。亲本分类单元在接触区内29个形态性状中的19个存在显著差异，并在形态和分子排序空间中占据对比区域。因此，具有混合亲本 ancestry分子谱的个体的出现并未模糊M. benthamii和M. mollis之间的形态和分子分化。亲本分化在杂交存在下的维持在其他植物杂交系统中也有记录，表明种间基因流不足以消除物种完整性。

尽管杂种个体间存在表型异质性，它们共享可识别的形态性状组合，将其与两个亲本分类单元区分。花序结构、羽片和小叶数目以及小叶毛被尤其具有信息量。M. benthamii具有穗状花序，而M. mollis具有球状头状花序和密集长柔毛的小叶。相比之下，杂种实体的特征为穗状头状花序、粉红色（比亲本更强烈）、（3–）7–25对羽片、每羽片10–18对小叶，以及小叶上面无毛至近无毛、下面稍被绒毛（尤其在幼叶中）。尽管个别定量性状可能与M. benthamii或M. mollis重叠，其组合表达为诊断杂种实体提供了形态学基础。

根据ICN，两个物种代表之间的杂种可指定为nothospecies，乘号（×）置于种加词之前以指示其杂种状态。由特定亲本组合定义的nothotaxon不限于代表单一谱系类的个体；该亲本组合内由分离或回交产生的变异本身不要求以不同nothospecific名称加以承认。因此，本研究中杂种个体间观察到的相对亲本贡献变异本身不排除将它们置于单一nothospecific名称下，前提是它们属于同一亲本组合并保持作为该杂种实体的分类学可诊断性。

研究结论部分翻译如下：本研究提供了M. mollis与M. benthamii之间自然种间杂交的整合形态学和分子证据，揭示了杂种个体间异质的表型和亲本遗传贡献，并证明这些杂种拥有支持其正式确认为Mimosa × gretheriae nothosp. nov.的诊断性形态性状组合。尽管可用标记不允许将个体明确归属于特定杂种世代或证明独立进化杂种谱系的形成，但混合亲本 ancestry的分子证据与形态可诊断性之间的一致性为确认这一自然发生的杂种实体提供了稳健基础。