多穗蘭屬（Polystachya Hook.）是蘭科中一個(gè)大的泛熱帶屬，分布在非洲、亞洲南部和美洲，其多樣性中心在熱帶非洲。前人對(duì)該屬物種的研究還沒有獲得過完整的質(zhì)體基因組，其整體結(jié)構(gòu)與變異特點(diǎn)不清。此外，該屬在蘭科中的系統(tǒng)位置仍存在爭議和不確定性。

　　為確定多穗蘭屬在蘭科中的系統(tǒng)位置，武漢植物園東非植物區(qū)系與分類學(xué)科組與肯尼亞國家博物館的科研人員對(duì)產(chǎn)自肯尼亞的6種多穗蘭屬植物的質(zhì)體基因組進(jìn)行了測(cè)序，對(duì)它們進(jìn)行了比較基因組分析，并重建了多穗蘭屬與蘭科其他屬植物的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。 

　　研究結(jié)果表明：（1）6個(gè)多穗蘭屬物種質(zhì)體基因組為典型的四分體結(jié)構(gòu)（LSC、SSC IRA和IRB），長度介于145,484-149,274 bp。質(zhì)體基因組共編碼106-109個(gè)單拷貝基因，所有ndh基因在質(zhì)體基因組中丟失或假基因化（圖1和2）。（2）比較基因組分析顯示6個(gè)多穗蘭屬物種質(zhì)體基因組的IR區(qū)存在不同程度的擴(kuò)張，這種擴(kuò)張與ndh基因的非正?；嘘P(guān)；僅在Polystachya modesta中IR邊界區(qū)域發(fā)現(xiàn)了約1 kb的反轉(zhuǎn)。此外，篩選出7個(gè)可用于開發(fā)DNA遺傳標(biāo)記的高變區(qū)域（rps19-psbA, trnS^-GCU-trnG^-GCC, trnG^-GCC-trnR^-UCU, atpH-atpI, psbT-psbN, rpoA-rps11和trnL^-UAG-ccsA），并發(fā)現(xiàn)13個(gè)具有顯著正選擇的基因。（3）基于當(dāng)前質(zhì)體基因組數(shù)據(jù)的系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果表明：6個(gè)多穗蘭屬植物組成單系，并確定了多穗蘭屬位于萬代蘭族（Vandeae）中的系統(tǒng)位置。同時(shí)，本研究推斷出的蘭科族及族以上大多數(shù)分類單元的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，進(jìn)一步支持了最新的蘭科分子系統(tǒng)（圖3）。該研究為多穗蘭屬的質(zhì)體基因組研究提供了重要數(shù)據(jù)，對(duì)今后關(guān)于該屬及多穗蘭亞族的系統(tǒng)發(fā)育研究和物種演化具有重要意義。 

　　研究成果以“Comparative and phylogenetic analyses of six Kenya Polystachya (Orchidaceae) species based on the complete chloroplast genome sequences”為題發(fā)表在國際植物學(xué)期刊BMC Plant Biology上。本項(xiàng)工作由中國科學(xué)院武漢植物園和肯尼亞國家博物館合作完成，得到了中國科學(xué)院國際合作項(xiàng)目（151853KYSB20190027）、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（32070231）和中-非聯(lián)合研究中心項(xiàng)目（SAJC202101）的支持。 

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1186/s12870-022-03529-5 

圖1 本研究中6種多穗蘭屬植物的花。A. Polystachya dendrobiiflora Rchb.f.; B. P. adansoniae Rchb.f; C. P. tenuissima Kraenzl. ; D. P. bennettiana Rchb.f.; E. P. modesta Rchb.f. ; F. P. concreta (Jacq.) Garay & H.R.Sweet.

圖2 六種多穗蘭屬植物的質(zhì)體基因組圖譜

圖3 基于最大似然法和貝葉斯推斷法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹