基因组DNA条形码揭示山茶属茶组（山茶科）复杂类群的物种界定新见解​​

研究背景

山茶属茶组（Camellia sect. Thea）是重要的经济植物类群，包含广泛栽培的茶树（如C. sinensis）及其近缘野生种。然而，由于形态特征重叠、地理分布交错以及频繁的种间杂交和基因渗透，茶组的物种分类长期存在争议。传统分类系统基于形态学划分的物种数目差异显著（从12种到32种不等），且部分类群的分类地位（如变种或独立种）未达成共识。尽管叶绿体基因组数据在近年的研究中被用于解析系统发育关系，但其单亲遗传特性可能因杂交事件导致叶绿体捕获，从而模糊物种边界。此外，核基因数据的缺乏限制了综合分析的深度。此研究首次整合全基因组测序数据，通过叶绿体基因组、单拷贝核基因（SCNs）和低覆盖度基因组Skmer分析，全面评估茶组物种的界定，旨在揭示杂交和进化历史对物种分化的影响，并为茶树遗传资源保护和育种提供科学依据。

研究结果

多维度数据揭示物种界定的准确性

该研究对茶组12个物种（除C. sealyama外）的98个样本进行全基因组测序，构建了759个单拷贝核基因矩阵、98个叶绿体基因组以及基于低覆盖度基因组数据的Skmer距离树。结果显示，结合核基因与叶绿体数据可显著提升物种界定能力。其中，核基因数据成功界定了C. assamica（原C. sinensis变种）和C. remotiserrata（原C. tachangensis变种）的独立物种地位，而叶绿体数据则单独支持C. fangchengensis和C. gymnogyna的物种单系性。研究证实，仅依赖单一数据源（如叶绿体）可能因杂交事件导致误判，而多维度基因组数据能够更全面地反映物种进化历史。

叶绿体与核基因的冲突揭示杂交与叶绿体捕获

核基因与叶绿体系统发育树存在显著冲突。例如，核基因显示C. grandibracteata与C. sinensis var. assamica聚为一支，而叶绿体数据中其与C. taliensis关系更近。这种冲突被归因于历史上广泛的杂交和叶绿体捕获事件。研究还发现，基因组标注为C. sinensis的古老茶树“DASZ”实际为C. taliensis与栽培茶树的杂交后代，其叶绿体来源于C. taliensis，核基因则与栽培种混杂。类似现象在C. crassicolumna和C. kwangsiensis中也有体现，表明茶组物种边界存在高度渗透性。

栽培品种的复杂遗传背景与分类建议

对主要栽培变种C. sinensis var. sinensis和C. sinensis var. assamica的分析显示，两者在核基因树中形成独立分支，支持将其提升为独立物种（C. sinensis和C. assamica）。然而，传统分类中的C. sinensis var. pubilimba和C. sinensis var. lasiocalyx在系统发育中未形成单系群，推测为人工选育导致的形态变异，建议归并为C. sinensis的同物异名。此外，分布于东南亚的C. sinensis var. lasiocalyx（柬埔寨茶）显示出与多个野生种的基因渗透，暗示其可能为杂交起源。

网状进化与物种形成机制

通过基因树冲突分析和邻接网络构建，研究揭示了茶组物种间复杂的网状进化关系。例如，C. taliensis与C. sinensis var. assamica存在多次基因交流，而C. grandibracteata被推测为C. taliensis与C. assamica的同倍体杂交种。这些发现表明，茶组的快速辐射分化伴随频繁的杂交事件，导致传统形态分类与分子数据的不一致。研究提出，茶组的物种形成可能遵循“杂交-分化-再杂交”的动态模式，而非严格的二分式系统发育。

基因组DNA条形码的应用前景

此研究验证了基因组Skmer分析和SCNs作为新型DNA条形码的有效性。Skmer基于低覆盖度数据（2倍覆盖度）即可准确估算遗传距离，而SCNs通过高覆盖度测序（15倍以上）能解析深度分歧节点。两者结合可克服单一数据源的局限性，尤其适用于杂交频繁的类群。研究建议将茶组物种数修订为14种，包括新确认的C. formosensis和提升地位的C. assamica与C. remotiserrata，为全球茶树遗传资源的保护和利用提供了分子分类框架。

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