Page 53 - 《广西植物》2023年第10期

１０ 期 王雪芹等: 基于质体基因组学方法研究广义玄参科的系统发育 １ ８ ０ ７

科包括约 ２２０ 属４ ５００余种ꎬ我国有 ６１ 属 ６８１ 种ꎮ １.２ 构建矩阵
«中国植物志» 所采用的玄参科的范畴ꎬ即为上文 基于蛋白质编码基因ꎬ我们构建了用于后续
所述广义玄参科ꎮ 前人关于广义玄参科的研究多 系统发育分析的矩阵ꎮ 每个物种的蛋白质编码基
采用少数叶绿体片段ꎬ所获得的系统发育关系ꎬ部 因按基因名称的字母进行排序和连接ꎬ采用在线
分 支 系 的 支 持 率 不 够 高ꎬ 如 车 前 科 软 件 ＭＡＦＦＴ ｖｅｒｓｉｏｎ ７ ( ｈｔｔｐｓ: / / ｍａｆｆｔ. ｃｂｒｃ. ｊｐ /
(Ｐｌａｎｔａｇｉｎａｃｅａｅ)、玄参科和紫葳科( Ｂｉｇｎｏｎｉａｃｅａｅ) ａｌｉｇｎｍｅｎｔ/ ｓｅｒｖｅｒ / )(Ｋａｔｏｈ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１９) 进行比对ꎬ
的单系仅得到中等支持率的支持ꎻ紫葳科、马鞭草 参数设置为默认值ꎮ 比对结果采用 ＭＥＧＡ ７.０ 软
科(Ｖｅｒｂｅｎａｃｅａｅ)、爵床科( Ａｃａｎｔｈａｃｅａｅ) 和狸藻科 件(Ｋｕｍａｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１６) 进行部分人工校正ꎬ并对
(Ｌｅｎｔｉｂｕｌａｒｉａｃｅａｅ)等的关系并没有得到很好的解 矩阵的长度、变异位点的数目等信息进行统计ꎮ
决(Ｌｉｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ２０２０) 等ꎬ因此有待进一步的研究ꎮ １.３ 系统发育分析
本文基于质体基因组数据ꎬ以广义玄参科及相关 基于 所 获 得 的 矩 阵ꎬ 分 别 采 用 最 大 似 然 法
类群为主要研究对象ꎬ利用质体基因组数据中的 (ｍａｘｉｍｕｍ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄꎬ ＭＬ)及贝叶斯推断( Ｂａｙｅｓｉａｎ
蛋白质编码基因ꎬ重建其系统发育树ꎬ对原隶属于 ｉｎｆｅｒｅｎｃｅꎬＢＩ) 进 行 系 统 发 育 分 析ꎮ 采 用 ＣＩＰＲＥＳ
广义玄参科相关物种的归属问题进行研究ꎬ并对 Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｇａｔｅｗａｙ ( Ｍｉｌｌｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１０) 在 线 工 具
唇形目内部科间关系进行探讨ꎮ ＲａｘＭＬ ｖｅｒ. ８.２.１２( Ｓｔａｍａｔａｋｉｓꎬ ２０１４) 进行 ＲａｘＭＬ
分析ꎬ 选 择 ＧＴＲＧＡＭＭＡ 模 型ꎬ 采 用 快 速 靴 代 值
１ 材料与方法 (ｒａｐｉｄ ｂｏｏｔｓｔｒａｐ) 分 析ꎬ 重 复 １ ０００ 次 ( ｂｏｏｔｓｔｒａｐꎬ

ＢＳ)ꎮ 采用 ＣＩＰＲＥＳ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｇａｔｅｗａｙ( Ｍｉｌｌｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ
１.１ 研究数据 ２０１０) 在 线 工 具 ＭｒＢａｙｅｓ ｖ ３. ２. ７ａ ( Ｒｏｎｑｕｉｓｔ ＆
从 ＧｅｎＢａｎｋ 数据库下载已发表的玄参科及相 Ｈｕｅｌｓｅｎｂｅｃｋꎬ ２００３) 进 行 贝 叶 斯 推 断 分 析ꎬ 选 择
关类群 １０７ 属 １２９ 个物种的质体( 包括叶绿体基 ＧＴＲ＋ＧＡＭＭＡ 模型ꎮ ＢＩ 分析的参数设置如下:采
因组) 序 列 及 蛋 白 质 编 码 基 因 ( ｃｏｄｉｎｇ ｓｅｑｕｅｎｃｅꎬ 用 ＭＣＭＣ ( Ｍａｒｋｏｖ ｃｈａｉｎ ｍｏｎｔｅ ｃａｒｌｏ) 算 法ꎬ 运 行
ＣＤＳ)(表 １)ꎮ 物种挑选的原则为隶属于广义玄参 １ ０００ ０００代ꎬ每 １ ０００ 代取样一次ꎬ开始的 ２５％样
科的物种均包括在内ꎻ除此之外ꎬ参考已发表相关 本作为老化样本( Ｂｕｒｎ￣ｉｎ ｓａｍｐｌｅｓ) 舍弃ꎬ以剩余样
文献下载了同隶属于唇形目相关科的部分物种ꎬ 本构建主要规则一致树ꎬ并计算各分支的后验概
包括木犀科( Ｏｌｅａｃｅａｅ)、苦苣苔科( Ｇｅｓｎｅｒｉａｃｅａｅ)、 率(ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙꎬ ＰＰ)ꎮ
狸藻科、爵床科、胡麻科( Ｐｅｄａｌｉａｃｅａｅ)、马鞭草科、
紫 葳 科、 唇 形 科 ( Ｌａｍｉａｃｅａｅ )、 透 骨 草 科 ２ 结果与分析
(Ｐｈｒｙｍａｃｅａｅ)和列当科等ꎬ其中木犀科不属于核
心唇形目(ｃｏｒｅ Ｌａｍｉａｌｅｓ)ꎬ而苦苣苔科据文献记载 ２.１ 基因组大小
与广义玄参科关系较远ꎬ因而这两个科虽然已发 我们共下载了 １３２ 个物种的基因组序列( 包
表的物种序列较多ꎬ而本研究中下载的物种数较 括外类群)ꎬ其中 １２７ 个为质体全基因组序列ꎬ５ 个
少ꎬ其余的科ꎬ下载的种属均较多ꎬ母草科、狸藻科 为部分基因组序列ꎬ包括 Ｎｅｏｂａｒｔｓｉａ ｉｎａｅｑｕａｌｉｓ、裸
等包括物种较少的原因为目前可获得已经公开发 花 紫 珠 ( Ｃａｌｌｉｃａｒｐａ ｎｕｄｉｆｌｏｒａ )、 Ｃａｌａｍｐｈｏｒｅｕｓ
表的种属数目较少ꎮ ｉｎｆｌａｔｕｓ、 Ｇｌｙｃｏｃｙｓｔｉｓ ｂｅｃｋｅｒｉ 和 柳 穿 鱼 ( Ｌｉｎａｒｉａ
选 择 夹 竹 桃 科 ( Ａｐｏｃｙｎａｃｅａｅ ) 的 长 春 花 ｖｕｌｇａｒｉｓ)(表 １)ꎮ 由表 １ 可知ꎬ这 ５ 个部分基因组
( Ｃａｔｈａｒａｎｔｈｕｓ ｒｏｓｅｕｓꎬ ＫＣ５６１１３９. １ )、 龙 胆 科 序列中ꎬ柳穿鱼的基因组序列较短ꎬＣＤＳ 数目仅为
(Ｇｅｎｔｉａｎａｃｅａｅ)的蓝玉簪龙胆(Ｇｅｎｔｉａｎａ ｖｅｉｔｃｈｉｏｒｕｍꎬ １３ꎬ其余 ４ 个物种的基因组序列较完整ꎬＣＤＳ 数目
ＭＧ１９２３１０. １ ) 及 茜 草 科 ( Ｒｕｂｉａｃｅａｅ ) 的 团 花 在 ８２ ~ ８７ 之间ꎮ 质体全基因组数据中ꎬ列当科的
(Ｎｅｏｌａｍａｒｃｋｉａ ｃａｄａｍｂａꎬＭＧ５７２１１７.１) 共 ３ 个物种ꎬ Ｃｏｎｏｐｈｏｌｉｓ ａｍｅｒｉｃａｎａ ＣＤＳ 数目最少为 ２１ 个ꎬ紫葳
作为外类群ꎮ 用 Ｅｘｃｅｌ 统计内类群所有物种的基因 科的 Ａｎｅｍｏｐａｅｇｍａ ａｃｕｔｉｆｏｌｉｕｍ 具有最多的 ＣＤＳꎬ其
组信息ꎬ包括基因组大小及蛋白质编码基因数目ꎮ 数目为 ９８ꎮ