梧桐屬(Firmiana)是錦葵科重要的木本植物類群，包含約18物種，廣泛分布于亞洲大陸至東南亞及太平洋島嶼。在中國，該屬有10個物種被記錄，其中廣西火桐(F. kwangsiensis)為國家一級重點保護野生植物，丹霞梧桐(F. danxiaensis)、海南梧桐(F. hainanensis)等7個物種因分布范圍狹窄、種群數(shù)量稀少被列為瀕?；蛞孜＜墑e。然而，由于近緣物種形態(tài)相似、花期果期長(需數(shù)年至數(shù)十年)，傳統(tǒng)形態(tài)分類難以準確區(qū)分，嚴重制約了該類群的保護及管理。

針對這一難題，中國科學院西雙版納熱帶植物園(以下簡稱“版納植物園”)聯(lián)合中國科學院昆明植物研究所、廣西壯族自治區(qū)/中國科學院廣西植物研究所、四川攀枝花蘇鐵國家級自然保護區(qū)保護中心研究團隊，對該類群系統(tǒng)地開展了DNA條形碼研究。研究團隊采集了中國分布的所有10個梧桐屬物種及2個未命名類群共62份樣本，通過基因組淺層測序獲取了葉綠體全基因組(plastome)和核核糖體DNA(nrDNA)序列，系統(tǒng)評估了二代“超級條形碼”(葉綠體基因組、nrDNA)、葉綠體高變區(qū)域及4種植物通用DNA條形碼(rbcL、matK、trnH-psbA、nrITS)的物種鑒定效率。

研究取得三項重要發(fā)現(xiàn)：一是明確核糖體內(nèi)轉錄間隔區(qū)(nrITS)為梧桐屬物種鑒定的“最優(yōu)條形碼”，其物種鑒定率高達91.7%(11/12類群)，可精準鑒定所有10個中國已知分布的梧桐屬物種，解決了長期以來該屬物種形態(tài)鑒別困難的問題;二是在極小種群物種“云南梧桐(F. major)”中發(fā)現(xiàn)2個隱存譜系(Firmiana sp.1和Firmiana sp.2)，其中Firmiana sp.1為高達10米的栽培喬木(主要分布于云南中部古寺廟及植物園)，F(xiàn)irmiana sp.2為分布于金沙江中下游的灌叢或小喬木，二者在遺傳距離、地理分布及生長習性上均與典型的云南梧桐(位于金沙江上游)存在顯著差異，提示需重新界定云南梧桐的物種邊界;三是通過整合分析GenBank數(shù)據(jù)庫中48條梧桐屬葉綠體基因組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)2個樣本被錯誤標定的案例，強調(diào)了DNA條形碼在檢驗網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)準確性的重要性。

該研究不僅為梧桐屬植物提供了高效的分子鑒定工具，更重要的是發(fā)現(xiàn)了被忽視的遺傳多樣性——隱存譜系的保護價值可能不亞于已知瀕危物種。例如，F(xiàn)irmiana sp.1目前僅發(fā)現(xiàn)栽培個體，野生種群可能已滅絕，其古樹資源(如云南寺廟中的百年大樹)需緊急就地保護。此外，研究還為丹霞梧桐(F. danxiaensis)等物種的保護單元劃分提供了分子證據(jù)?；谌~綠體基因組數(shù)據(jù)，團隊發(fā)現(xiàn)丹霞梧桐南雄種群與仁化種群形成獨立進化分支，結合前人的群體遺傳研究，支持將其劃分為2個進化顯著單元(ESUs)，為制定差異化保護策略(如跨種群移栽、遺傳多樣性監(jiān)測)提供了依據(jù)。

近日，該研究以“DNA Barcoding Reveals Cryptic Diversity and Informs Conservation Priorities in Chinese Firmiana Species (Malvaceae) Using Genome Skimming Data”為題，發(fā)表于版納植物園主辦的保護生物學領域經(jīng)典期刊Integrative Conservation上。版納植物園生物多樣性研究組嚴麗君副研究員為第一作者，郁文彬研究員及昆明植物研究所的楊靜副研究員為共同通訊作者。該研究得到版納植物園“十四五”規(guī)劃、云南省自然科學基金、國家科技基礎資源調(diào)查專項、海南國家公園研究院等項目資助。

圖1.中國梧桐屬植物照片。(a)梧桐屬隱存譜系1;(b)梧桐屬隱存譜系2;(c)云南梧桐;(d)梧桐(栽培);(e)龍州梧桐;(f)丹霞梧桐;(g)海南梧桐;(h)大圍山梧桐;(i)克式梧桐;(j)火桐;(k)美麗火桐;(l)廣西火桐。

圖2.(a)基于葉綠體基因組核苷酸多態(tài)性識別出的八個高變區(qū)域;(b)采用最大似然法建樹對上述高變區(qū)域與六個DNA超級條形碼(WPM nrDNA、nrDNA、WPM、LSC、SSC、IR)、四個植物DNA通用條形碼(nrITS(I)、matK(M)、rbcL(R)、trnH-psbA(T))及其所有可能的組合進行物種鑒定效率比較。綠色代表鑒定成功，藍色代表鑒定失敗。