关注森林网

杂交是植物界中普遍存在的现象，也是物种多样化的重要驱动因素。在研究中，常利用不同基因树之间系统发生关系的冲突推测杂交事件。杂交、基因渐渗、基因复制和丢失、不完全谱系分选以及进化率变异等因素都可能导致系统发生关系冲突，随着时间的积累，基因突变和重组等事件也会稀释和改变杂交后代中来自亲本的遗传印记，因此阐明古老杂交事件极具挑战性。

转录组数据重建卷柏科系统发生关系

卷柏科起源于石炭纪，并在二叠纪—三叠纪大灭绝事件中幸存下来，现仅存卷柏一个属。基于质体和线粒体基因组的系统发生分析结果，将卷柏科分为Superclade A、Superclade C和红枝卷柏分支三个超进化支。其中，红枝卷柏分支的系统位置发生了改变，这个现象一直得不到合理的解释。

同源基因的Ks分布与网状进化推断支持红枝卷柏杂交起源

国家植物园（南园）张宪春研究组利用转录组数据重建了卷柏科系统发生关系，发现3个基因集合分别支持红枝卷柏分支3个系统位置：与Superclade A为姐妹群；与Superclade C为姐妹群；或与Superclades A C互为姐妹群。科研人员通过进一步的基因流检测、物种网络推断、直系和旁系同源基因的Ks分布等研究，提出了红枝卷柏分支的杂交起源假说，并得到根托位置和方向、孢子表面纹饰证据的支持。染色体证据进一步揭示了红枝卷柏分支多倍化的特征。在此基础上的分化时间估算显示，红枝卷柏的杂交和多倍化事件发生在早三叠纪，是目前在维管植物中最早出现的异源多倍化事件。科研人员进一步分析并整合证据，发现古杂交起源支系呈现3个系统位置的原因是由于基因转换保留了亲本等位基因，阐明了迄今最早发生的古杂交事件。研究结果深化了对“古杂交是植物多样化的重要进化力量”的理解，为揭示古老杂交事件开辟了新的途径。

红枝卷柏系统位置（A核基因树，B质体基因树）与孢子形态、根托着生位置

该研究成果在线发表于Molecular Biology and Evolution期刊，国家植物园（南园）已毕业博士研究生Jong-Soo Kang为该论文的第一作者，张宪春研究员和向巧萍副研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金的支持。

孢子植物分类学研究组

组长：张宪春研究员

邮箱：zhangxc@ibcas.ac.cn

主要研究方向：

(1) 蕨类植物分类和系统；

(2) 《泛喜马拉雅植物志》石松类和蕨类。

编辑 | 韩艺

审核 | 梁鹏鸿