蔷薇科(Rosaceae)是蔷薇目(Rosales)中最大的科,共分为3个亚科、16个族、大约88-100个属,全世界大约有3000种,分布在世界各地。其中许多物种不仅具有食用、观赏、药用等多种利用价值,同时具有重要的生态功能。
红果树属(Stranvaesia Lindl.)隶属于蔷薇科苹果族(Maleae),前期研究表明苹果族在渐新世以后发生剧烈辐射演化,其中存在大量古代杂交起源的类群,各属之间存在复杂的网状进化关系。在以往的分类学研究中,红果树属曾被归到石楠属(Photinia Lindl.),或者是独立成属。基于Liu et al. (2019)对红果树属的界定,该属包括Stranvaesia bodinieri, S. nussia和S. oblanceolata共3个物种。
为了深入探讨该属的系统发育关系,国家植物园、中国科学院植物研究所植物多样性与特色经济作物全国重点实验室刘彬彬及相关研究团队使用426个单拷贝核基因和78个叶绿体编码基因,重建了红果树属及其近缘属的系统发育关系。结果表明,先前定义的红果树属并不是一个单系,其包含的三个物种与来自石楠属的一个物种Photinia lasiogyna形成了同一分支(图1),同时结合系统发育网络和多倍化分析(图2),发现红果树属是异源多倍体起源,而Stranvaesia bodinieri是该过程的杂交亲本之一。此外,形态学证据还显示S. bodinieri的紫黑色果实、独特果实解剖特征、树干或枝条具刺等特征与其余三个物种差异显著(图3),应该单列为一属。
图1:基于叶绿体基因组(a)和426个单拷贝核基因(b)构建的系统发育树
图2:系统发育网络和多倍化分析表明Stranvaesia是异源多倍体起源
基于上述研究结果,研究人员仔细查看了Photinia lasiogyna的标本,结合形态学证据后将该物种及其变种归入到红果树属中。同时将Stranvaesia bodinieri从红果树属中分离出来,发表了蔷薇科一新属——椤木属 (Weniomeles B.B.Liu),重新界定后的红果树属包括了Stranvaesia nussia、S. oblanceolata和S. lasiogyna共3个物种,椤木属仅包含一个物种Weniomeles bodinieri。
椤木属的拉丁属名Weniomeles为致敬美国史密森研究院(Smithsonian Institution)国家自然历史博物馆著名植物系统和分类学者文军(Jun Wen)教授。
图3:新属模式物种Weniomeles bodinieri精细解剖结构示意图
相关研究成果以“Nightmaredelight: taxonomic circumscription meets reticulate evolution in the phylogenomic era”为题发表在系统进化主流期刊Molecular PhylogeneticsEvolution (MPE)(图3)。国家植物园、中国科学院植物研究所与南京农业大学联合培养硕士生金则滔、美国史密森研究院Richard G.J. Hodel博士和国家植物园、中国科学院植物研究所硕士生马代锟为文章共同第一作者,刘彬彬副研究员为通讯作者。中国科学院植物研究所与浙江农林大学培养硕士生王慧、国家植物园刘广宁博士、中国科学院华南植物园任琛副研究员、上海辰山植物园葛斌杰高级工程师、中山大学凡强副教授、浙江农林大学金水虎教授、中国科学院植物研究所徐超工程师和南京农业大学吴俊教授也参与了该项研究工作。
该研究得到了国家自然科学基金委项目(32270216 & 32000163)、中科院青促会(2023086)以及上海辰山植物园-国家野生植物种质资源库辰山中心(ZWGX2102)的资助。