蔷薇类COM分支的系统发育研究

Tremendous progress has been made in understanding the relationships of angiosperms during the past two decades. Molecular classification system of angiosperms has been established at order and familial level. Systematic position of COM clade within rosids, however, remains uncertain, because previous analyses from chloroplast (cp) or mitochondrial (mt) genes have produced conflicting topologies. This is the most controversially phylogenetic problem within angiosperms at higher taxonomic level. In this project, we will use 17 molecular loci from three genomes (cp 7, mt 4, and nulear 6) with a more extensive sampling than in any previous studies(ca. 200 taxa). By evolutionary staturation, RY coding, slow-fast site analytical, and RNA editing methods, phylogenetic noises will be examined and be deleted from subsequent analysis. Meanwhile, the influence of taxon sampling dentity will also be investigated by random deleting 5%-90% terminals. That is, we hope to clarify the systematic position of COM clade within rosids by analyzing evolutinary characteristics and evolutionary history of every genes selected and by examing the effect of taxon sampling on phylogenetic analyses. This research will improve our understanding to the relationships of angiosperms.

占三分之一被子植物多样性的蔷薇类由COM分支、固氮分支和锦葵类组成。基于叶绿体基因和线粒体基因所重建的COM分支在蔷薇类中的系统位置相互矛盾，这是被子植物中争议最大，也是备受关注的高级分类阶元的系统发育难题。本项目拟利用高于以前研究的类群取样密度（约200个分类群），选取来自三个基因组的17个基因，通过多种基因进化特性分析，剔除所选基因中可能的系统发育噪音，建立能反映各自进化历史的基因树，并相互比较其拓扑结构，从而确定不同基因组的基因所建立的COM分支的系统位置是否真的存在冲突；同时，通过随机删去5%-90%的类群并反复进行系统发育分析，探讨类群取样密度对COM分支系统位置的影响。简言之，本项目将从基因的进化特性、进化历史和类群取样密度等方面探讨COM分支在蔷薇类中的系统位置。本项目的实施不仅能更深入地理解蔷薇类的系统发育，还可为其他类群在解决相似问题时提供参考。

COM支是蔷薇类的三大分支之一，其与豆类（Fabidae）和锦葵类（Marvidae）的系统发育关系一直存在争议。本项目利用三个基因组的DNA片段和类群取样近等同的矩阵（叶绿体82类群78基因矩阵、线粒体79类群4基因矩阵、核92类群5基因矩阵），根据多种性状编码和数据筛除的分析方法认为COM支系统位置的冲突与取样偏差或系统误差无关。两个核基因组矩阵（101类群8,445个单拷贝矩阵和22类群3,748个多拷贝矩阵）的分析进一步排除了由不完全谱系筛选造成冲突的可能性。综上分析，我们推测Fabidae和Malvidae谱系的祖先在蔷薇类分化早期可能发生了古杂交和叶绿体基因组渐渗等进化事件，从而造成了COM支的系统位置在叶绿体基因树、核基因树和线粒体基因树上的不一致。本研究说明了基因组数据在揭示生命之树深层次系统发育关系的冲突及复杂生物过程方面的重要意义。该成果2015年在 Molecular Phylogenetics and Evolution上发表后，已被SCI论文引用18次，包括被 APGIV (2016)系统引用。