温带竹子支系(the temperate bamboo clade)包含23-32属,约600种,分布于东亚(特别是喜马拉雅地区)、东南亚部分地区、印度南部和斯里兰卡、非洲和马达加斯加以及北美洲东部的温带低海拔地区和热带或亚热带高山。东亚拥有该支系约500种,是其多样化中心,其中中国西南特有种约180种。温带竹子支系在分子系统学研究中被证明是一个单系类群,但内部关系尚未得到澄清。已有研究基于叶绿体片段和核基因联合片段分析,甚至叶绿体全基因组测序,都难以解决温带木本竹子支系的内部关系。
最近,中国科学院昆明植物研究所郭振华研究组和李德铢研究组利用简化基因组测序方法——RAD(restriction-site-associated DNA)测序,在全基因组水平开发大量SNP标记,并验证了其在温带木本竹子系统发育分析中的应用。研究人员选择两种竹子:冷箭竹(Arundinaria faberi)和短锥玉山竹(Yushania brevipaniculata),分别从四川卧龙和峨眉山各采集2个居群。采用RAD测序,4个居群均获得约2.3G数据量,约27M reads。在4个居群中共享的标签数目为29,443,总长度2,129,079 bp,其中13,650个位点为种间固定的SNP。在冷箭竹的2个居群中,发现3,055个SNP(固定于种群间);在短锥玉山竹中,发现3,095个这样的SNP。基于共享标签构建系统发育树,MP分析、ML分析和BI分析均产生拓扑结构一致的树,其中冷箭竹的2个居群聚为一支,支持率达100%。为进一步检验RAD测序在系统发育树构建中的数据利用效率,研究人员设置不同大小的矩阵,观察所需数据量。结果表明,当采用全部数据量的千分之一(仅29个标签)构建系统发育树时,已能得到与利用29,443个标签相同的结果。
本研究为解决温带木本竹子系统发育关系提供了新思路,验证了基于RAD测序开发SNP标记的方法可有效解决信息位点不足的问题。
上述研究结果以“Identification of SNP markers for inferring phylogeny in temperate bamboos (Poaceae: Bambusoideae) using RAD sequencing”为题发表于Molecular Ecology Resources。
该研究得到了中国科学院知识创新工程项目“百人计划”(KSCX2-YW-N-067)、国家自然科学基金项目(30990244)、NSFC-云南省联合基金项目(U1136603)、教育部留学回国人员科研启动基金和云南省中青年学术和技术带头人基金(2008PY065)的支持。