重要木本油料植物油茶的杂交起源

近日,南昌大学流域生态学研究所、中国科学院昆明植物研究所、复旦大学和江西省林业科学院研究人员联合在著名进化生物学期刊Journal of Systematics and Evolution发表研究论文Qin et al., 2023。该研究系统解析了山茶属油茶组Camellia sect. Paracamellia Sealy)(Theaceae物种复杂的网状进化历史,揭示了重要木本油料植物油茶可能的杂交和多倍化起源过程,为油茶遗传资源的挖掘与利用奠定了基础。



多倍体在山茶属油茶组中很常见,包括重要木本油料植物六倍体普通油茶(C. oleifera)。普通油茶是我国重点发展的第一大木本油料作物,油茶籽油富含单不饱和脂肪酸——油酸(高达80%以上),是优质健康的食用植物油。但是,山茶属油茶组物种的系统发育关系和演化历史仍不清楚,限制了油茶遗传资源的有效挖掘与利用。


该研究基于转录组和质体基因组的比较分析,重建了山茶属油茶组物种的系统发育树,明确了重要油茶栽培物种的近缘种。研究结果显示,核基因和质体基因的系统发育树间存在明显的不一致,推测多倍体油茶及近缘种间可能存在频繁的杂交。此外,网络分析也揭示多倍体油茶及近缘种间可能存在杂交。该研究进一步采用拷贝数变异的同源基因对多倍体油茶及近缘种进行了系统发育分析。研究结果显示,六倍体普通油茶的祖先可能是二倍体和四倍体近缘种间杂交和多倍化产生的异源多倍体。


生物地理学分析表明,山茶属油茶组物种可能起源于中新世中期到晚期的岭南地区。第四纪冰期山茶属油茶组物种间的杂交和多倍化可能促进了油茶组物种的多样化。该研究显示,杂交和多倍化可能使油茶组物种的果实产生丰富的性状变异,特别是促进了果实的增大。该研究提示,岭南山区作为油茶组物种潜在的自然杂交带,可能孕育着具有丰富果实性状变异的油茶遗传资源,应是今后油茶遗传资源挖掘与利用的关键地区。


该论文的第一作者是南昌大学已毕业硕士、中科院昆明植物所在读博士生秦声远,通讯作者是南昌大学流域生态学研究所戎俊研究员。该研究得到国家自然科学基金项目(31870311)等资助。


参考文献

Qin SY, Chen K, Zhang WJ, Xiang XG, Zuo ZY, Guo C, Zhao Y, Li LF, Wang YG, Song ZP, Yang J, Yang XQ, Zhang J, Jin WT, Wen Q, Zhao SZ, Chen JK, Li DZ, Rong J*. 2023. Phylogenomic insights into the reticulate evolution of Camellia sect. Paracamellia Sealy (Theaceae). Journal of Systematics and Evolution. https://doi.org/10.1111/jse.12948