景天科是被子植物中一个中等大小的科，其中大多数物种是肉质草本植物，花各部常为5基数，具一或二轮雄蕊。该科植物主要生长在干旱、半干旱和高山地区，以景天酸代谢（CAM）的光合作用途径作为对干旱环境的适应。非洲南部、地中海地区、墨西哥和青藏高原（QTP）及其邻近地区是该科的物种多样性中心。尽管之前的系统发育研究显示景天科可以分为七个主要“分支”，但由于信息量不足等原因导致科内主要支系之间的关系仍有争议，有些“分支”仅得到少数分子片段的部分支持。此外，目前尚无基于可靠系统发育的科内生物地理学及重要形态特征的演化分析见诸报道，导致该科的起源地、扩散历史和性状演化等未有定论。
Journal of
Systematics and Evolution（JSE）2023年第6期发表了陕西师范大学生命科学学院张建强教授研究团队题为 “Plastomic data shed new light on the phylogeny, biogeography and
character evolution of the family Crassulaceae” 的研究论文（https://doi.org/10.1111/jse.13003）。该研究利用包括景天科所有主要分支的22个属、52个样本的质体基因组数据重建了景天科可靠的系统发育框架和多样化的时空动态，追溯了科下分类群的六个重要形态学性状的演化。
研究人员利用二代基因组浅层测序（genome skimming sequencing）技术测序并组装获得52个样本的质体基因组，根据结构和编码特征将其分为六个数据集，包括完整的质体基因组区（CP；不包括一个反向重复区）、反向重复区（IR）、大单拷贝区（LSC）、小单拷贝区（SSC）、编码区（CDS）以及非编码区（NCS，包括基因间区和内含子）。之后基于每个数据集进行了系统发育分析，发现除反向重复区外其他数据集均获得了基本一致且具有高支持率的系统发育关系，证实了前人确定的七个主要分支，并发现Crassula分支是最早分化的分支；首次高支持度确认了Telephium分支是由两个亚分支组成的单系支。分化时间分析表明景天科的冠群分化时间为大约63.93百万年前（Mya），位于白垩纪-古近纪（K-Pg）分界发生的大灭绝事件之后不久。祖先分布区重建分析发现景天科可能起源于非洲南部，然后扩散到地中海地区，再从那里扩散到东亚、马卡罗尼西亚群岛和北美洲。研究人员还追溯了前人用于划分科下分类群和属间界限的六个重要形态学性状的演化，发现生活史、叶序、雄蕊轮数、花瓣合生情况以及花基数都存在广泛的平行演化。
图 1. 基于质体基因组CDS数据集的景天科高支持度系统发育树；景天科分化时间估计；景天科祖先分布区重建；景天科两个重要形态特征（花序着生方式和花基数）的演化历史
陕西师范大学生命科学学院张建强教授研究团队长期以来针对我国分布的景天科尤其是红景天属植物开展系统发育、生物地理和物种形成研究，取得了一系列研究成果。本研究基于景天科52个质体基因组数据，重建了该科的稳健系统发育关系，为理解其时空演化动态和关键性状的演化提供了新见解，同时为后续进一步研究景天科物种的起源、演化和多样化机制奠定了基础。
陕西师范大学在读博士研究生刘晓莹为该论文的第一作者，陕西师范大学张建强教授为论文的通讯作者。课题组已毕业硕士研究生张丹青也参与了该项研究。研究开展过程中得到了北京大学饶广远教授、美国史密森研究院文军教授的指导和帮助。该工作得到国家自然科学基金和陕西师范大学中央高校基本科研业务费专项资金项目的资助。
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。
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