资源植物是国家生态安全和人类生存发展的不可或缺战略性资源。厘清资源植物的系统发生关系和实现物种的精准鉴定,对其有效利用和保护具有重要的意义。木犀榄属(Olea)隶属于木犀科(Oleaceae),包含约30 ̶ 40个物种。其中,油橄榄(Olea europaea)作为著名的油料作物,被广泛栽培于地中海地区和全球其它地区。此外,木犀榄属的其它物种,也具有重要经济价值。例如,O. capensis subsp. macrocarpa和O. perrieri的果实富含油脂,具有较高的营养价值,O. paniculata的坚硬木材可用于雕刻或制作地板。木犀榄属分为3个亚属,Olea、Tetrapilus以及Paniculatae。此前的研究表明,木犀榄属并非单系群,物种间的系统发生关系仍存在争议。借助于更多的遗传数据可以提高系统发生结果的分辨率,更好地阐明木犀榄属物种间的进化关系。此外,基于更加丰富的遗传数据,更有可能开发出准确鉴定木犀榄属物种的新方法。
Journal of Systematics and Evolution(JSE)于2022年第6期发表了北京林业大学生态与自然保护学院董文攀副教授、张志翔教授和美国史密森研究院国家自然历史博物馆文军研究员合作发表的题为“Phylogenomic relationships and species identification of the olive genus Olea (Oleaceae)”的研究论文(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jse.12802)。本研究组装了木犀榄属物种的叶绿体基因组和核糖体DNA序列并获取了大量的核SNP数据。通过对木犀榄族的138个样品的大尺度的系统发生分析,结果支持木犀榄属为多系群,尾叶木犀榄(Olea caudatilimba)和Tetrapilus亚属,与木犀榄属的主要支系(Paniculatae 亚属和木犀榄亚属)没有最近的共同祖先。木犀榄属物种间存在快速辐射演化,种间的系统发育关系的分辨率较低。通过比较叶绿体基因组数据,鉴定出ycf1b和psbE-petL是木犀榄属植物最佳特异性叶绿体DNA条形码。与通用条形码相比,特异性条形码和超级条形码在物种区分能力上表现出较高的准确性。
本研究基于多套遗传数据阐明了木犀榄属的系统发生关系,揭示了木犀榄属的物种分化水平和演化历史,为油橄榄的遗传改良提供科学依据。评估了多种物种精准鉴定的方法,提出以叶绿体基因组为超级条形码的物种鉴定策略和利用组学遗传数据解析物种间演化关系的新方法,为木犀榄属的分类和资源利用提供了重要的科学依据。本研究提出的研究策略和研究方案成为解决类似科学问题的范式。本研究提出的物种鉴定方法具有良好的市场应用前景,可为市场监管、科学普及、外来种防控、珍稀濒危植物资源出入境管理及科学执法等提供科技支撑。文章发表后受到广泛关注,本文入选了本期刊2021 ̶ 2022年度高被引论文。
图:木犀榄属的系统发生关系和物种鉴定
北京林业大学生态与自然保护学院董文攀研究团队致力于物种的植物系统发生基因组学和宏观进化生物学等方面的研究。团队通过整合植物学、进化生物学、生态学、古生物学和生物地理学等研究手段,重点解决物种多样性格局的演化历史和形成机制。
北京林业大学生态与自然保护学院副教授董文攀为论文第一作者,北京林业大学生态与自然保护学院张志翔教授和美国史密森研究院国家自然历史博物馆文军研究员为通讯作者。中国中医科学院中药资源中心孙嘉惠副研究员和汪奕衡博士、中国科学院植物研究所周世良研究员、徐超博士、索志立博士和刘艳磊博士也参与了该研究。该研究得到中央高校基本科研业务费专项资金项目和国家自然科学基金等项目共同资助。
图文编辑:刘彤
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、2024–2028)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。
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