金缕梅科系统发育研究取得进展：基于广泛取样的叶绿体基因组学解析

金缕梅科（Hamamelidaceae）作为虎耳草目（Saxifragales）的重要组成部分，包含27个现存属约120个物种，广泛分布于东亚、北美及中美洲、非洲、澳大利亚和太平洋岛屿的热带与温带地区。该科不仅具有极高的植物系统学研究价值，还包含多个具有重要经济和园艺价值的类群。长期以来，金缕梅科的分类主要依赖于花对称性、雄蕊数目及蓇葖果开裂方式等形态学特征。然而，随着分子系统学的发展，研究发现传统形态学定义的属和族普遍存在非单系问题。尽管先前的分子研究支持五亚科分类系统，但由于类群取样不足且遗传标记有限，特别是针对美洲、非洲和澳大利亚等地理区域的代表性类群取样匮乏，导致这些区域属间的进化关系解析度一直较低。

庐山植物园植物迁地保护与利用江西省重点实验室研究团队基于广泛属级取样，开展叶绿体基因组学研究，为金缕梅科的系统发育关系提供了新的稳健框架。该研究采用了接近完整的属级取样策略，涵盖了该科27个属中的26个，包括从亚洲、美洲、欧洲、非洲和大洋洲等地区收集的15个物种样品和从公共数据库获取的54个物种或变种数据，组装叶绿体基因组后开展联合分析。这一突破性的取样策略有效弥补了以往研究的短板，为深入解析金缕梅科深层系统发育关系奠定了坚实基础。

在系统发育分析方面，研究团队利用69个金缕梅科物种或变种和5个外类群数据构建了高精度的系统发育树。为了验证结果的可靠性，研究采用了全叶绿体基因组（WP）、非编码区（NCG）和蛋白质编码基因（PCGs）三个独立数据集，并结合最大似然法（ML）和溯祖分析（coalescent）两种方法进行推断。结果显示，不同数据集和分析方法产生的系统发育拓扑结构基本一致，且相较于以往研究，对大多数亚科和族级别关系的解析度和支持率均有显著提高。

系统发育框架清晰地恢复出5个主要分支，完美对应传统的5个亚科分类，为这一分类系统提供了强有力的分子证据。在科内的演化顺序上，Exbucklandioideae亚科和Rhodoleioideae亚科构成了最基部的姐妹亚科分支；随后分化出的是包含单型属Mytilaria和Chunia的Mytilarioideae亚科；Disanthoideae亚科作为第4个分化支系，与种类最丰富、分化最晚的Hamamelidoideae亚科互为姐妹群。

作为金缕梅科中物种多样性最高的亚科，Hamamelidoideae的系统发育关系一直是分类学争议的焦点。本研究成功将其划分为6个族，并形成了两个具有强支持率的单系群。第一群由Loropetaleae族和Corylopsideae族组成姐妹族关系；第二群则包含Eustigmateae族与Dicorypheae族的姐妹关系，以及Hamamelideae族与Fothergilleae族的姐妹关系。同时，研究也揭示了一些属级分类的复杂性：尽管大部分属表现为单系群，但Distyliopsis和Parrotia被发现嵌套在Distylium属内部，Trichocladus呈现并系群状态，而Fothergilla的系统位置仍存在一定的不确定性。这些发现为未来金缕梅科属级分类系统的进一步修订提供了明确的分子依据。

研究结果不仅从分子层面验证了五亚科分类系统的合理性，还进一步厘清了Hamamelidoideae亚科内部6个族的演化关系，同时修正了部分属级分类的非单系问题。未来，结合核基因组数据和更密集的种内取样，有望进一步解决Fothergilla等类群的系统位置不确定性，并深入探讨金缕梅科跨洲际间断分布的生物地理学演化机制。

本研究还对金缕梅科叶绿体基因组结构特征、核苷酸多样性等进行了分析。

基于最大似然法的金缕梅科叶绿体基因组系统发育树

论文以“Plastid genome evolution and phylogenomics with broad taxon sampling: insights into intrafamilial classification of Hamamelidaceae”为题，发表在《Frontiers in Plant Science》期刊。论文第一作者为Sadaf Habib博士，庐山植物园冯晨博士和中科院植物研究所赖阳均博士为论文共同通讯作者，华中农业大学、山西农业大学和纽约植物园科研人员参与了该工作。该研究得到了国家重点研发计划（2023YFF0805800）和江西省重点研发计划（20252BCF320039）等项目支持。

原文链接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2026.1926463