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　　據(jù)不完全統(tǒng)計全球3100多家標(biāo)本館保存了3億9千萬份標(biāo)本。這些標(biāo)本不僅代表了過去的植物物種多樣性，同時也蘊藏著植物歷史的基因組和遺傳多樣性信息。尤其是一些標(biāo)本采自400多年以前，以及大量的稀有的、特有的、瀕危的物種標(biāo)本，現(xiàn)在可能再也無法采到。隨著新的DNA提取和測序技術(shù)發(fā)展，科學(xué)家們已經(jīng)可以從這些古老的標(biāo)本中提取出高質(zhì)量的DNA，并利用短片段的二代測序技術(shù)進(jìn)行全基因組測序，獲得細(xì)胞器基因組和大部分核基因組數(shù)據(jù)，所以這些珍貴稀有標(biāo)本中的基因信息是澄清一些分類、系統(tǒng)發(fā)育和演化上未解之謎的關(guān)鍵材料。

　　列當(dāng)科五齒萼屬（Pseudobartsia D.Y.Hong）是洪德元院士于1979年建立的新屬，僅有五齒萼（Pseudobartsia yunnanensis D.Y.Hong）一種，且只有一號采于1940年模式標(biāo)本（張英伯 004，云南嵩明）（圖1-左）。1993年，陶德定先生提出無齒萼與具腺松蒿（Phtheirospermum glandulosum (Bentham) J.D.Hooker）為同一種。2013年，董麗娜等從五齒萼模式標(biāo)本提取DNA，并擴增出ITS和3個葉綠體片段（另有3個片段PCR/測序未成功），系統(tǒng)發(fā)育分析初步確認(rèn)了五齒萼與松蒿屬類群關(guān)系較遠(yuǎn)。2015年，郁文彬等通過模式標(biāo)本研究進(jìn)一步確認(rèn)五齒萼和具腺松蒿為同一種。值得一提的是具腺松蒿自1840年首次采到后（圖1-中），直到179年后才再次在東喜馬拉雅地區(qū)被印度學(xué)者Borah等（2020, Phytotaxa 451: 97-102）重新發(fā)現(xiàn)（圖1-右）。因此，董麗娜等2013年從五齒萼模式標(biāo)本提取出的DNA是我們現(xiàn)在可以用于進(jìn)一步澄清五齒萼屬系統(tǒng)地位唯一能用基因組材料。基于董麗娜等之前有3個片段的PCR/測序未成功，基本確定這份保存了70多年標(biāo)本的DNA發(fā)生了降解。因此，版納植物園研究團隊和合作者，利用短片段的二代測序技術(shù)對五齒萼標(biāo)本DNA和其他8種列當(dāng)科硅膠材料提取的DNA進(jìn)行全基因淺層測序，從頭組裝得到質(zhì)體基因組數(shù)據(jù)，進(jìn)而開展列當(dāng)科系統(tǒng)發(fā)育基因組分析澄清五齒萼屬的系統(tǒng)地位。

　　我們利用二代測序數(shù)據(jù)獲得了五齒萼標(biāo)本DNA的1670萬條reads，借助GetOrganelle軟件包從頭組裝得到了五齒萼完整的質(zhì)體基因組序列（質(zhì)體基因組覆蓋度>400x）和核糖體ITS序列。與之前Sanger測序得到的ITS和3個質(zhì)體片段比較，兩種測序方法得到的序列一致性是99.98%（trnS-G）~ 100%（nrITS）。五齒萼的質(zhì)體基因是保守的四分體結(jié)構(gòu)（LSC-IRA-SSC-IRB）,沒有發(fā)現(xiàn)基因丟失和假基因化。其他新組裝得到質(zhì)體全基因組中，滇川山蘿花（Melampyrum klebelsbergianum Soó）有6個NDH基因和ccsA發(fā)生假基因化，并且還丟失了4個NDH基因（A, F, H和I）；馬松蒿（Xizangia bartschioides (Handel-Mazzetti) C.Y.Wu & D.D.Tao）有7個NDH基因發(fā)生假基因化，且IR區(qū)的ycf1發(fā)生收縮；陰行草（Siphonostegia chinensis Bentham）得的rbcL-atpB-atpE-trnM (CAU) 序列發(fā)生倒位。

　　基于質(zhì)體基因組特點，研究團隊提出一套從原始數(shù)據(jù)開始的質(zhì)體基因組組裝、注釋和系統(tǒng)發(fā)育分析流程（圖2）。在系統(tǒng)發(fā)育分析部分，我們采用了兩種分析方法，即超級矩陣基因樹分析和溯祖法的物種樹分析。超級矩陣基因樹分析是將質(zhì)體基因組作為一個整體“染色體”，默認(rèn)所有的質(zhì)體基因進(jìn)化一致。溯祖法的物種樹分析是考慮質(zhì)體基因存在不同的進(jìn)化式樣，所以基因樹的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能會不一致，因此整合所有基因樹得到最為“可靠的”物種樹。

　　超級矩陣基因樹（圖3-左）和溯祖法的物種樹（圖3-右）兩種分析方法都表明列當(dāng)科可分為九個大分支，其中五齒萼屬與翅莖草屬（Pterygiella Oliver）和細(xì)裂葉松蒿（Phtheirospermum tenuisectum Bureau & Franchet）等成姐妹關(guān)系，并于馬松蒿屬（Xizangia D.Y.Hong）形成了翅莖草屬分支，而與松蒿屬（Phtheirospermum Bunge ex Fischer & Meyer）模式種松蒿（Phtheirospermum japonicum (Thunberg) Kanitz）關(guān)系較遠(yuǎn), 因此，系統(tǒng)發(fā)育分析支持將五齒萼屬作為獨立屬。在列當(dāng)科的九個分支中，七個分支已經(jīng)建立族，翅莖草屬分支和來江藤屬（Brandisia Hook.f. & Thomson）分支作為兩個獨立分支提出建立為兩個新族，即來江藤族Brandisieae Bing Liu & Su Liuex W.B. Yu & D.Z. Li, trib. nov和翅莖草族W.B.Yu& D.Z. Li, trib. nov.。

　　以上研究結(jié)果以“Herbarium phylogenomics: Resolving the generic status of the enigmaticPseudobartsia(Orobanchaceae)”為題近期發(fā)表在Journal of Systematics and Evolution上。版納植物園綜合保護(hù)中心江南博士為論文第一作者，版納植物園郁文彬研究員和昆明植物所李德銖研究員為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金項目、中科院項目、云南省科技廳項目等經(jīng)費的支持；實驗工作和數(shù)據(jù)計算得到中國西南種質(zhì)資源庫和版納植物園公共技術(shù)中心的支持。