分子系统发育研究表明 Osmiopsis（菊科Asteraceae）可能是伊斯帕尼奥拉岛上罕见的亚族间杂交属（inter-subtribal nothogenus）

《Plant Systematics and Evolution》：Molecular phylogenetics suggest Osmiopsis (Asteraceae) could be a rare inter-subtribal hybrid genus on Hispaniola

　　

摘要：Osmiopsis（菊科Asteraceae，泽兰族Eupatorieae（tribe Eupatorieae））为伊斯帕尼奥拉岛（Hispaniola）特有种，是Praxelinae亚族（subtribe Praxelinae）七个属之一。Osmiopsis于1975年建属时，原作者即假设其为杂交种，并提出Chromolaena（Praxelinae亚族）与Koanophyllon（Critoniinae亚族）为其可能的亲本属。为阐明其起源，研究者在涵盖泽兰族80属/202种（约占估计187属/2500种的43%属、8%种）的矩阵中，对Praxelinae亚族进行了系统发育分析。不一致长度差异检验（Incongruence Length Difference test，ILD test）显示核基因组与叶绿体基因组树间存在显著冲突（p = 0.001）。基于核糖体DNA内转录间隔区（internal transcribed spacer，ITS）的贝叶斯分析（Bayesian inference，BI）表明，O. plumieri归入Critoniinae亚族23个种的强支持分支（后验概率posterior probability，PP = 0.98），与六种Koanophyllon近缘；基于叶绿体ndhF基因的贝叶斯分析表明，O. plumieri归入Praxelinae亚族20个种的强支持分支（PP = 1），与Chromolaena、Praxelis及其他三属聚在一起。上述结果提示Osmiopsis可能为Chromolaena与Koanophyllon的杂交后代。Osmiopsis与Koanophyllon共享漏斗状花冠（具圆柱形基部）、三角形花冠裂片及宽大于长的花药附属物；O. plumieri与Chromolaena及Praxelis共享半攀援习性（semi-scandent habit）及脱落总苞片（deciduous involucral bracts）。据研究所知，此为菊科中首例可能的亚族间杂交属（inter-subtribal nothogenus）。Koanophyllon是菊科中加勒比岛屿特有种最多的属，这引发了对杂交是否在加勒比植物区系分化中起重要作用的思考——正如火山群岛物种丰富属中所证实的那样。在分类学上，这也提出了姐妹亚族Praxelinae与Critoniinae是否应合并或重新界定（re-circumscribed）的问题。

论文解读：分子系统发育证据支持Osmiopsis（Asteraceae）为伊斯帕尼奥拉岛上罕见的亚族间杂交属

一、研究背景与意义

Osmiopsis R.M.King & H.Rob.是菊科Asteraceae泽兰族tribe Eupatorieae Praxelinae亚族（subtribe Praxelinae）中海地（Hispaniola）特有的单型属，仅含Osmiopsis plumieri（Urb. & Ekman）R.M.King & H.Rob.一种。1975年King和Robinson建属时依据形态性状推测其为Chromolaena（Praxelinae亚族）与Koanophyllon（Critoniinae亚族）的属间—亚族间杂交产物（inter-subtribal hybrid），但未提供数值分析或分子证据。此前Rivera等（2016）对泽兰族的系统发育研究中Praxelinae亚族采样不全，未包含Osmiopsis，因此Praxelinae内部关系未完全澄清。鉴于核基因组（双亲来源）与叶绿体基因组（多数为母系遗传）在杂交事件中可产生拓扑冲突（phylogenetic incongruence），本研究通过对Osmiopsis及泽兰族广泛类群进行核ITS与叶绿体ndhF标记测序及系统发育重建，检验Osmiopsis是否为Praxelinae与Critoniinae亚族间的杂交起源（nothogenus），并探讨其对加勒比植物分化和亚族分类界定的启示。本文发表于《Plant Systematics and Evolution》。

二、主要关键技术方法

研究人员以硅胶干燥叶片或标本材料提取总基因组DNA，选取Osmiopsis plumieri（副模式Ekman 6490，LL）、Praxelinae亚族其余未曾取样的Eupatoriopsis hoffmanniana和Praxeliopsis mattogrossensis之模式种，以及10种Chromolaena、2种Praxelis和1种Eitenia，补充至前人Rivera等（2016）泽兰族ITS与ndhF序列矩阵（共80属/202种）。扩增核标记ITS（包括5.8S基因）及叶绿体ndhF基因，Sanger测序后MUSCLE比对并人工校正。采用jModelTest 2选择GTR+Γ进化模型，使用MrBayes 3.2.7a于CIPRES平台进行贝叶斯推断（Bayesian Inference，BI；两独立运行各4条MCMC链，1000万代，每1万代取样，用Tracer验证平稳），获得后验概率（posterior probability，PP）分支支持值。以PAUP*执行不一致长度差异检验（Incongruence Length Difference test，ILD test，即配分齐性检验partition-homogeneity test，1000次重复，p < 0.01视为显著不一致）评估核与叶绿体数据矩阵间冲突。辅以形态学比较（文献+标本图像）及基于GBIF和Plants of the World Online的分布核查。

三、研究结果

Results — Phylogenetic trees（系统发育树）

基于核ITS＋ETS与叶绿体ndhF＋ndhI＋ndhI-ndhG IGS联合重建的泽兰族系统树分辨率良好。Osmiopsis plumieri在核标记树中落入含Koanophyllon（Critoniinae亚族）的高支持分支（PP = 0.97/0.99），邻近五种Koanophyllon及Idiothamnus lilloi和Chromolaena collina；在叶绿体ndhF单独树中Osmiopsis落入Praxelinae亚族Praxelis分支（PP = 1，排除Chromolaena sagittata后剩余Praxelinae支PP = 1），与Praxelis、Eitenia、Eupatoriopsis及Praxeliopsis聚为一支。

Results — Evidence of hybrid origin（杂交起源证据）

ILD检验显示ITS与ndhF矩阵显著不一致（p = 0.001）。核ITS树中Osmiopsis不归入Praxelinae亚族支而嵌入Critoniinae亚族的Koanophyllon支（PP = 0.99），符合杂交核基因组来自Koanophyllon祖先；叶绿体ndhF树中Osmiopsis嵌入Praxelinae亚族的Chromolaena/Praxelis支（PP = 1），表明叶绿体基因组源自Praxelinae亚族成员（推测为Chromolaena属某海地分布种，如C. sinuata），核—叶绿体拓扑冲突支持Osmiopsis为Chromolaena（母本，提供叶绿体）与Koanophyllon（父本，提供核基因组）的杂交后代（inter-subtribal hybrid / nothogenus）。

Results — Geographic distribution（地理分布）

Osmiopsis plumieri记录仅见于海地（南北部及太子港附近Montfleury），多米尼加共和国一疑似标本经核查实为Koanophyllon selleanum。近年iNaturalist及在线标本馆未见Osmiopsis或除Chromolaena外的Praxelinae属在Hispaniola的新记录，存留状况待野外核查。

Results — Morphology（形态学）

Osmiopsis与Koanophyllon共享漏斗形花冠具圆柱状基部、三角形花冠裂片、花药附属物宽>长；与Chromolaena及Praxelis共享半攀援习性（semi-scandent habit）和覆瓦状排列、脱落总苞片（imbricate deciduous involucral bracts）。叶形（基部浅裂上部全缘）及长叶柄与推测父本Koanophyllon phanioides相似，总苞及攀援习性与推测母本Chromolaena sinuata相似，整体形态介于两亲本属之间。

四、讨论与结论总结

讨论指出，核—质系统树冲突此前多见于菊科同属内或同亚族不同属间杂交案例（如Hieracium、Lactucinae、Anthemidinae、Liatrinae中之Hartwrightia和Litrisa），而Osmiopsis是首例由分子数据支持的菊科亚族间杂交属（inter-subtribal nothogenus）。其可能母本为Hispaniola分布的Chromolaena（特别是C. sinuata，ndhF序列待查），父本为当地Koanophyllon（尤其K. selleanum或K. phanioides，均为x = 10或n = 20，与Chromolaena x = 10具可杂交染色体基数）。由于Koanophyllon是加勒比特有种最丰富的菊科属，暗示杂交可能在加勒比植物分化中具重要作用。此外，姐妹亚族Praxelinae与Critoniinae在近期Angiosperms353系统发育中未形成各自单系分明的支（Aristeguietia更近Chromolaena＋Praxelis而非Koanophyllon），提示两亚族或需合并或重新界定（re-circumscribe）。因Osmiopsis仅单型且缺活体材料，结论尚需染色体计数、叶绿体全基因组测序及人工杂交实验进一步验证，Critoniinae亚族仍需更密集采样排除采样偏差。

Conclusion（结论部分译文）：本研究为菊科杂交常见的观点增添了证据。检测核与叶绿体系统树间的不一致性对该科植物正确解读合树（combined trees）至关重要。这引出了姐妹亚族Praxelinae与Critoniinae是否应合并或重新界定的有趣问题；Angiosperms353目标富集（target enrichment sequence capture）系统发育及Kew Tree of Life均显示两亚族代表性属未如传统界定般各自聚为单系。据研究者所知，本研究是首篇提出菊科中存在亚族间属级杂交（为分子数据所支持）的报道，但Osmiopsis的杂交地位有待染色体计数、叶绿体全基因组测序及假定亲本的人工杂交确认；也不能排除亚族界定有误的可能。本研究Praxelinae亚族采样较完整（100%属、16%种），但Critoniinae亚族采样仍严重不足（26%属、6%种），需更密集采样后方能断言Osmiopsis确为两不同亚族属间杂交或其实际为同亚族两属杂交产物。