美丽桐属的分子系统学研究

摘要

美丽桐属(Wightia)有两种，分布范围较小。我国仅一种，分布于云南中部及南部，生长于海拔2500米以下的林中或田边。历史上，对美丽桐属的归科问题始终没有定论，它与来江藤属(Brandisia)、泡桐属(Paulownia)一起在广义玄参科(Scrophutariaceae s.l.)和紫葳科(Bignoniaceae)之间移动，从形态学方面已无法确定美丽桐属的归科问题。以往的分子系统学研究从未对美丽桐属进行取样，因而该属在唇形目(APGⅢ)的分子系统树上的位置亦未能确定。为研究美丽桐属在唇形目内的系统位置，本文从分子系统学角度出发，采用叶绿体基因组rbcL、ndhF、rps16、trnL-F序列和核基因组ITS序列共5个片段，运用最大似然法(maximumlikelihood method，ML)对美丽桐属在唇形目内的系统位置进行研究。
　　 在对美丽桐属与唇形目中近缘科的系统发育关系研究中，采用rbcL和ndhF两个片段，对唇形目内18个科进行了系统发育分析(其中9属15片段为本研究完成)。系统分析结果显示美丽桐属明显不属于木犀科(Oleaceae)、香茜草科(Carlemanniaceae)、密穗草科(Stilbaceae)和狭义玄参科(Scrophuiariaceae s.s.)，而与广义列当科(Orobanchaceae s.1.)、透骨草科(Phrymaceae)和泡桐属亲缘关系较近。形态上认为美丽桐属与紫葳科或玄参科接近，但是分子证据并不支持这种观点。
　　 在确定美丽桐属系统地位的研究中，采用rps16、trnL-F和ITS三个片段，对美丽桐属及其近缘科广义列当科，泡桐科(Paulowniaceae)，透骨草科等共48个属进行了系统树的构建(其中11属26片段为本研究完成)。结果显示：(1)美丽桐属处于广义列当科分支中(支持率93％)，并与黑草属(Buchnera)和独脚金属(Striga)以100％支持率聚成一支，认为美丽桐属极有可能属于广义列当科；来江藤属与美丽桐属形态上的相似性并没有得到叶绿体基因的分子证据支持；方茎草属(Leptorhabdos)、翅茎草属(Pterygiella)、芯芭属(Cymbaria)、鹿茸草属(Monochasma)、阴行草属(Siphonostegial)五个半寄生属与广义列当科其他属聚成单系支，表明这五属属于广义列当科，其中方茎草属和翅茎草属为首次取样；自养属钟萼草属(Lindenbergia)依旧聚在广义列当科分支外围，表明寄生性为单系起源；(2)美丽桐属与透骨草亚科(Phrymoideae)关系相对较近而与泡桐科关系较远。叶绿体片段单独和联合构建的系统树中，美丽桐属与透骨草亚科聚成一支，虽支持率偏低，但仍表明两者关系相对较近；而泡桐属与美丽桐属在所有的系统树中均没有聚成单系支，表明美丽桐属与泡桐属(科)关系相对较远，两者可能有不同的祖先；(3)唇形目内各科关系需要进一步分析。在以往的研究中，处于唇形目分支基部的类群有相对较为明晰的系统进化关系，但是对于核心科的进化关系一直没有足够的证据支持。本文在探究美丽桐属的系统地位时也出现系统树分辨率较差和不同基因树结果矛盾的问题，或需要新的基因或分析方法来确定各科系统进化关系。