成都生物所徐波團(tuán)隊在薔薇屬植物整合分類研究中取得重要進(jìn)展
來源：生物多樣性保護(hù)中心
作者：繆佳，高信芬
時間：2025-09-10
薔薇屬（Rosa）植物作為北半球溫帶至亞熱帶地區(qū)的重要觀賞植物類群，由于近期輻射、不完全譜系分選和頻繁雜交等復(fù)雜進(jìn)化過程，使得其物種界定尤為困難。基于傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)的分類方法在處理形態(tài)趨同、表型可塑性以及環(huán)境驅(qū)動變異等問題時存在明顯局限性。
Fig. 1. Intra-specific and inter-specific morphological comparisons among the three morphological species.
中國科學(xué)院成都生物研究所生物多樣性保護(hù)中心徐波團(tuán)隊長期致力于薔薇屬植物的系統(tǒng)分類和進(jìn)化生物學(xué)研究。針對分類地位存疑的細(xì)梗薔薇復(fù)合群包括細(xì)梗薔薇（Rosa graciliflora）、西藏薔薇（R. tibetica）和秦嶺薔薇（R. tsinlingensis），采用整合形態(tài)學(xué)、生態(tài)學(xué)和基因組學(xué)的多維研究方法，系統(tǒng)解析了該復(fù)合群內(nèi)物種的進(jìn)化關(guān)系和分類地位。
研究團(tuán)隊通過廣泛的野外調(diào)查，在細(xì)梗薔薇、西藏薔薇和秦嶺薔薇的整個分布區(qū)內(nèi)采集了26個居群，并對392份標(biāo)本進(jìn)行了詳細(xì)的形態(tài)學(xué)分析。形態(tài)學(xué)主成分分析顯示，三個傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)物種之間不存在明確的形態(tài)學(xué)界限，個體間呈現(xiàn)高度的形態(tài)連續(xù)變異。生態(tài)位分析進(jìn)一步表明，三個物種在生態(tài)環(huán)境上也存在高度重疊，缺乏明顯的生態(tài)隔離。
Fig. 2. Morphological and ecological analyses of the Rosa graciliflora complex
基因組學(xué)分析為解決這一分類難題提供了關(guān)鍵證據(jù)。研究團(tuán)隊通過全基因組重測序獲得了近400萬個高質(zhì)量SNP位點，系統(tǒng)發(fā)育分析、主成分分析和群體遺傳結(jié)構(gòu)分析均顯示，三個傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)物種并不構(gòu)成各自的單系群，而是表現(xiàn)出明顯的地理譜系格局。種群間的遺傳分化程度較低（FST值為0.025-0.062），且存在廣泛的基因流，特別是地理相鄰的種群之間。
研究發(fā)現(xiàn)，種群的遺傳結(jié)構(gòu)主要反映地理分布模式，遺傳分化主要由地理距離和環(huán)境因子驅(qū)動。通過Mantel test發(fā)現(xiàn)，地理隔離能夠解釋約63.5%的遺傳變異，而環(huán)境隔離解釋了53.4%的遺傳變異。
Fig. 3. Genetic differentiation patterns in relation to geographic and environmental distances in the R. graciliflora complex.
Fig. 4. Population genomic structure, phylogenetic relationships, and gene flow patterns in the R. graciliflora complex based on whole-genome SNP analysis.
為了解表型變異的遺傳機(jī)制，研究團(tuán)隊進(jìn)行了Selective sweep分析，識別出了與花色變異相關(guān)的花青素合成途徑關(guān)鍵基因，包括ANS、BZI和UGT75CI等。這些基因的表達(dá)差異可能是導(dǎo)致居群間花色從深紅到粉紅再到白色變化的分子機(jī)制。同時，在不同海拔的相鄰居群間，研究還發(fā)現(xiàn)了與花期調(diào)節(jié)、低溫脅迫響應(yīng)和抵御紫外線輻射相關(guān)的基因。
Fig. 5. Selective sweep analysis identifies candidate genes controlling flower color variation in sympatric R. graciliflora populations.
基于形態(tài)學(xué)、生態(tài)學(xué)和基因組學(xué)的多重證據(jù)，研究團(tuán)隊提出西藏薔薇和秦嶺薔薇應(yīng)作為細(xì)梗薔薇的同物異名處理。
研究強調(diào)了整合分類學(xué)方法在解決復(fù)雜分類問題中的優(yōu)勢，突破了傳統(tǒng)形態(tài)分類學(xué)的局限性。隨著DNA提取技術(shù)的日趨成熟和基因組測序成本的大幅降低，整合分類學(xué)方法在解決長期存在爭議的植物類群分類問題方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
該研究成果以“Integrating morphology, ecology, and genomics: unraveling the population genetic and evolution within the Rosa graciliflora complex”為題發(fā)表于中科院1區(qū)TOP期刊Molecular Phylogenetics and Evolution上，文章第一作者為已畢業(yè)碩士研究生繆佳，高信芬研究員為通訊作者，李糧瑩、梁振龍、馮鈺、張程等參與了該項研究。研究得到了第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究項目和四川省自然科學(xué)基金的資助支持。
文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1055790325000995
