責編 | 王一

2021年2月27日，皇家植物園邱園Richard Buggs教授和山東農業大學王年博士在 Molecular Phylogenetics and Evolution 線上發表了題為Resolving phylogeny and polyploid parentage using genus-wide genome-wide sequence data from birch trees 的研究論文。該研究解決了樺木屬 (Betula L.) 種間關係和多倍體起源，提出了樺木屬全新的分類系統。

（王年課題組供圖）

樺木屬 (Betula L.) 隸屬於樺木科 (Betulaceae)，由大約 65 個種和亞種組成，廣泛分佈於北半球高山、苔原和沼澤等不同生境中，具有重要的經濟價值和生態價值。樺木屬倍性複雜，倍性水平由二倍體 (2n=2x=28) 至十二倍體不等 (2n=12x=128)，且同一物種存在不同倍性；樺木屬種間雜交極其頻繁，不同倍性以及不同亞屬之間均可雜交；樺木屬存在廣泛的形態變異，不但存在形態性狀的趨同進化而且同一物種不同種群間存在明顯的形態差異。以上這些因素導致了樺木屬種間關係及多倍體起源未得到解決。

圖1 基於溯祖法（A）和串聯法（B）推測的樺木屬種間關係。

研究者對全球樺木屬物種開展了 RAD 測序，以垂枝樺基因組作為參考序列進行組裝，得到了平均長度為 675 bp 的 Contig。作者利用 50,870 個 Contig 構建基因樹，利用溯祖法及串聯法推測物種樹，得到了支援率高，拓撲結構高度一致的物種樹（圖1）。據此，研究者提出了樺木屬新的分類系統，即 2 個亞屬 6 個組，其中亞屬 Aspera 包括 Asperae 和 Lentae 兩個組，亞屬 Betula 包括 Acuminatae、Betula、Costatae 和 Dahuricae 四個組。

圖2 包含多倍體和二倍體的樺木屬種間關係。

為了推測多倍體可能的親本，研究者利用包括幾乎所有樺木屬二倍體物種的參考序列，把多倍體物種的序列比對到該參考序列上，根據比對率及比對得到的序列數量推測出多倍體樺木可能的親本；此外研究者利用二倍體親本，對多倍體序列開展 Phase，並利用多倍體 Phased 後的序列構建系統發育（圖2）。該研究不但為樺木屬進化生物學的開展奠定了堅實的基礎，也為其它困難屬多倍體起源等研究提供了借鑑。該文章受到兩位匿名審稿人的高度評價。

Reviewer #1 “This is a very interesting paper on the evolution of an important temperate tree genus, Betula. It also provides a nice model for studying the evolution of allopolyploids. I enjoyed it greatly and greatly and look forward to see it in print.”

Reviewer#2 “The authors of this paper utilize RADseq to resolve the evolutionary history of diploid Betula species as well as determine the origin of polyploid taxa. The methodology of this study is robust and I believe they conducted rigorous science to answer the proposed questions.”

浙江大學生命科學學院馮鈺博士和王年課題組研究生丁君宜對Phylogenetic networks 分析提供了幫助。該研究受國家自然科學基金的資助和支援。

論文連結：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1055790321000592