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Sci Rep:中科院昆明植物所李德铢课题组解析温带本竹子分支系统发育关系

摘要 : 2017年9月14日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Scientific Reports》杂志在线发表了中国科学院昆明植物研究所李德铢研究团队的一篇研究论文

2017年9月14日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Scientific Reports》杂志在线发表了中国科学院昆明植物研究所李德铢研究团队的一篇研究论文,利用一种简化基因组测序的方法即RAD (restriction-site-associated DNA) 测序方法,在全基因组水平开发大量的SNPs标记,对第五分支(Phyllostachys clade)及其相关支系(Shibataea, and Arundinaria clades)的系统发育关系进行了研究。研究结果题为Genome-wide RAD sequencing data provide unprecedented resolution of the phylogeny of temperate bamboos (Poaceae: Bambusoideae)。

温带竹子分支(the temperate bamboo clade)包括23-32属,约546种,主要分布于东亚地区(特别是喜马拉雅)和东南亚地区,少数种类分布到印度南部和斯里兰卡、非洲和马达加斯加,以及北美洲东部的低海拔地区和热带或亚热带高山。东亚有该分支近500种,是其多样化中心,中国西南特有种有180余种。温带竹子分支在分子系统学研究中被证明是一个单系类群,但类群内部之间的关系尚未得到澄清。

李德铢研究团队致力于温带竹类的分类和系统发育研究,在大量材料收集的基础上,基于8个叶绿体DNA片段的分析将温带竹类划分为10个主要支系;基于叶绿体DNA和核DNA片段的分析,发现第11个支系和第12个支系;基于叶绿体全基因组数据,对这些支系间的系统关系进行了探索,澄清了大部分支系间的关系,但这些主要支系内部的关系无法通过相对保守的叶绿体基因组序列来解决,而需要更多的核基因数据。

基于RAD测序数据所获得的SNP矩阵,构建了目前为止竹亚科分辨率最高的一棵系统发育树,并得到8个主要的分支:Yushania + Fargesia, Chimonocalamus + Fargesia sect. Ampullares, alpine Bashania+Fargesia, Drepanostachyum + Himalayacalamus, Gaoligongshania, Sino-Japanese clade, Chimonobambusa, Ferrocalamus + Indocalamus。结果表明,基于叶绿体片段所命名的第五分支(Phyllostachys clade),第四(Shibataea clade)及第六分支(Arundinaria clade)均不为单系。与叶绿体片段所得到的结果不同的是,基于RAD数据的系统发育关系与按照形态性状的传统分类结果较一致。具有细型地下茎的物种形成了两个单系分支,一支为主要分布于东亚低海拔地区的Sino-Japanese clade,另一支为特有分布于横断山-喜马拉雅高海拔地区的alpine Bashania。此外,研究对比了两种不同SNP生成的方法,基于参考序列比对的BWA-GATK方法,以及基于de novo组装的Stacks方法。尽管有大量缺失数据的存在,基于两种方法所得到的最大矩阵,均能获得拓扑结构相似及高分辨率的系统发育树。该研究对于揭示温带竹类的起源与演化具有科学意义,对进一步研究该类群物种多样性的形成和演化历史打下了坚实基础。

基于RAD数据构建的温带木本竹子系统发育树。分支上的数字代表靴代值,高于95%的靴代值未显示。粗的枝代表粗型地下茎类型,细的枝代表细型地下茎类型。

原文链接:

Genome-wide RAD sequencing data provide unprecedented resolution of the phylogeny of temperate bamboos (Poaceae: Bambusoideae)

原文摘要:

The temperate bamboos (tribe Arundinarieae, Poaceae) are strongly supported as monophyly in recent molecular studies, but taxonomic delineation and phylogenetic relationships within the tribe lack resolution. Here, we sampled 39 species (36 temperate bamboos and 3 outgroups) for restriction-site associated DNA sequencing (RAD-seq) with an emphasis on Phyllostachys clade and related clades. Using the largest data matrix for the bamboos to date, we were able to infer phylogenetic relationships with unparalleled resolution. ThePhyllostachys, Shibataea, and Arundinaria clades defined from plastid phylogeny, were not supported as monophyletic group. However, the RAD-seq phylogeny largely agreed with the morphology-based taxonomy, with two clades having leptomorph rhizomes strongly supported as monophyletic group. We also explored two approaches, BWA-GATK (a mapping system) and Stacks (a grouping system), for differences in SNP calling and phylogeny inference. For the same level of missing data, the BWA-GATK pipeline produced much more SNPs in comparison with Stacks. Phylogenetic analyses of the largest data matrices from both pipelines, using concatenation and coalescent methods provided similar tree topologies, despite the presence of missing data. Our study demonstrates the utility of RAD-seq data for elucidating phylogenetic relationships between genera and higher taxonomic levels in this important but phylogenetically challenging group.

来源: Scientific Reports 浏览次数:0

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