大麻科（Cannabaceae）植物全球约有10属117种，主要分布在热带、亚热带和温带地区。大麻科包含许多具有重要经济价值的物种。例如，大麻属中的大麻（Cannabis sativa L.）是最早被人类驯化的植物物种之一，在中国的栽培利用历史可追溯到新石器时代早期，数千年来一直作为纤维、食物和药物的重要来源之一；葎草属中啤酒花（Humulus lupulus L.）的雌花序是啤酒酿造中产生特殊香味的重要原材料；青檀属中青檀（Pteroceltis tatarinowii Maxim.）的树皮是制作中国“文房四宝”中宣纸的核心材料。近30年来，研究人员使用叶绿体、线粒体和/或核糖体DNA片段进行大麻科相关的分子系统发育学研究，解析了大麻科很多属间关系。然而，部分属间和属上分支间的系统发育关系在不同研究中不一致，如大麻科最基部两个属Gironniera和Lozanella之间的系统关系，以及Cannabis + Humulus分支、Chaetachme + Pteroceltis分支和Trema s.l.三个分支间的系统关系均存在冲突。
Journal of Systematics and Evolution（JSE）2023年第5期发表了中国科学院昆明植物研究所伊廷双研究团队题为“Phylogenomic analysis of the hemp family
(Cannabaceae) reveals deep cyto-nuclear discordance and provides new insights
into generic relationships”的研究论文（https://doi.org/10.1111/jse.12920）。该研究基于目标序列捕获测序（Hyb-Seq）数据获得的90个单拷贝核基因，选取大麻科10属83种，构建了该科目前物种取样最全面的系统发育树。使用串联法和溯祖法构建的系统发育树具有一致且高支持的系统发育关系，均支持大麻科基部最先分化出Aphananthe，随后分化出Gironniera，最后分化出Lozanella和其余类群；Cannabis + Humulus分支和Chaetachme + Pteroceltis分支为姐妹群，二者构成的分支与Trema s.l.分支为姐妹关系（图1A）。
此外，本研究从Hyb-Seq数据中组装了82个叶绿体片段，整合NCBI下载的叶绿体基因组数据，构建了一棵代表大麻科10属90个物种的高支持的叶绿体系统发育树（图1A）。与基于核基因构建的物种树不同，叶绿体树支持Gironniera和Lozanella之间的姐妹关系，以及Cannabis + Humulus分支和Trema s.l.分支之间的姐妹关系。分化时间估算、溯祖模拟和基因流检测等分析结果（图1B, C）表明不完全谱系分选可能是大麻科深度核质冲突的主要原因，而不完全谱系分选和基因流可能共同影响了核基因树之间的冲突。另外，形态和分子系统学研究结果支持Parasponia合并到Trema中，建议恢复Sparrea Hunz. & Dottori作为大麻科中独立的属存在（该属目前包含两个物种Celtis gomphophylla和Celtis schippii）。该研究成果为大麻科植物今后的分类、资源利用和演化历史研究提供了坚实的理论基础。
图1. (A) 基于串联法构建的核（左）和叶绿体（右）最大似然树；(B) 溯祖模拟分析结果；(C) 最优网状系统发育树
中国科学院昆明植物研究所伊廷双研究团队长期从事豆科、蔷薇科、鼠李科和大麻科等植物类群的系统发育基因组学与物种多样化研究。研究组在读博士研究生付小刚为论文第一作者，已毕业博士刘水银为共同第一作者，伊廷双研究员为通讯作者，团队成员Gregory W. Stull博士、田琴博士、金建军博士和博士研究生李云霞参与了此项工作。此外，西北大学李忠虎教授、荷兰瓦赫宁根大学Robin van Velzen博士、美国密西西比州立大学Ryan A. Folk副教授和美国佛罗里达大学Douglas E. Soltis教授、Pamela S. Soltis教授、Robert P. Guralnick教授和Heather R. Kates博士也参与了此项研究。该项目得到了国家自然科学基金重点国际 (地区) 合作研究项目 (No. 31720103903)、中国科技基础资源调查计划(2019FY100900) 和中国科学院战略重点研究计划 (XDB31010000) 等项目的支持。
Journal of Systematics and Evolution (JSE)是以分类、系统发育和进化为核心内容，以描述和理解生物多样性为服务目标的多学科综合性国际学术期刊，主要发表系统与进化生物学领域的研究成果。JSE是中国科学院期刊分区表生物学大类1区期刊，中国科技期刊国际影响力提升计划项目（2013–2018）和中国科技期刊卓越行动计划项目（2019–2023）支持期刊。最新JCR影响因子3.4，排名60/265，位于Q1区。获第三届、第四届中国科协优秀科技论文奖。2023年连续第十二年荣获“中国最具国际影响力学术期刊”奖。
长按关注
