《PhytoKeys》：?
Dryopteris ningqiangensis, a new species of Dryopteridaceae from Shaanxi, China
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本研究针对中国陕西秦岭-巴山地区生物多样性热点区域，开展了蕨类植物资源调查与系统分类研究。研究人员通过形态学比较、流式细胞术DNA含量测定、叶绿体基因组与核基因（AK1, gapCP）系统发育分析，发现并描述了一个鳞毛蕨属（Dryopteris）杂交起源新种——宁强鳞毛蕨（D. ningqiangensis）。结果表明该新种为三倍体（3x）无配生殖物种，其母本可能为未发现的四倍体秦氏鳞毛蕨（D. bissetiana），父本为裸叶鳞毛蕨（D. gymnophylla）。该发现揭示了鳞毛蕨属Variae组内复杂的网状进化关系，对理解蕨类植物杂交成种机制具有重要意义。
在植物王国中，蕨类植物以其古老的起源和复杂的进化历史而引人入胜。鳞毛蕨属（Dryopteris）是鳞毛蕨科（Dryopteridaceae）中物种数量排名第三的大属，也是所有蕨类植物中的第四大属，其中许多物种，尤其是Variae组的成员，被认为是通过杂交方式起源的。这导致了该属内，特别是变异鳞毛蕨（D. varia）复合群中，存在着错综复杂的物种关系。这些物种有时甚至源于亲缘关系较远的类群之间的杂交，例如Variae组与Acrorumohra组或Erythrovariae组之间的杂交。中国秦岭-巴山地区是全球公认的生物多样性热点区域之一，蕴藏着丰富的特有植物资源，是研究植物多样性和进化过程的天然实验室。然而，对该地区蕨类植物资源的本底调查和系统分类研究仍有待深入。
正是在这样的背景下，研究人员在陕西省汉中市汉江源景区进行蕨类植物调查时，于石灰岩缝隙中发现了一个特殊的鳞毛蕨居群。该居群与秦氏鳞毛蕨（D. bissetiana）共生，形态上与日本的圣鳞毛蕨（D. sacrosancta）高度相似。但圣鳞毛蕨是日本特有种，这引发了研究人员对该居群分类地位的强烈兴趣：它是否是一个尚未被科学描述的新物种？如果是，它的起源又是怎样的？为了解答这些疑问，研究人员开展了一项综合性的研究，综合运用形态学、细胞学和分子系统学方法，对这批特殊的鳞毛蕨进行了深入探究。这项研究成果最终以题为《Dryopteris ningqiangensis, a new species of Dryopteridaceae from Shaanxi, China》的论文，发表在植物分类学专业期刊《PhytoKeys》上。
为了确认该居群的分类学地位和起源，研究人员主要采用了以下几种关键技术方法：首先，通过细致的野外观察和标本比对进行形态学鉴定；其次，利用流式细胞术测量核DNA含量以确定物种的倍性水平，并通过观察孢子囊内孢子数量推断其生殖方式（有性生殖为64个孢子，无配生殖为32个孢子）；再者，采用新一代测序技术对叶绿体基因组进行从头组装和注释，并利用PCR扩增、克隆和测序技术获取低拷贝核基因AK1和gapCP的序列；最后，基于叶绿体基因rbcL以及核基因AK1和gapCP序列，构建数据集，分别采用贝叶斯推断和最大似然法进行系统发育分析，以揭示新物种与其近缘种之间的亲缘关系。研究所用样本主要来自研究人员在陕西秦岭-巴山地区的实地采集。
结果与讨论
形态学比较
形态学比较结果显示，宁强鳞毛蕨具有一系列独特的鉴别特征。例如，其叶片为纸质，叶柄上的鳞片稀疏、伸展、部分反折，呈黑褐色且基部略呈棕色。此外，该新种的叶片尺寸较小，羽片排列稀疏，孢子囊群着生位置靠近中脉。这些特征使其与秦氏鳞毛蕨、圣鳞毛蕨等相关物种明显区分开来。这些形态上的差异为将其确立为一个独立的物种提供了直观的证据。
DNA含量、倍性水平与生殖模式
对宁强鳞毛蕨核DNA含量的测量结果显示其2C值约为18.1 pg，这与鳞毛蕨属Variae组中其他三倍体物种的DNA含量非常接近。同时，孢子计数检查发现其每个孢子囊内含有32个正常孢子，这表明宁强鳞毛蕨是一个三倍体（3x）无配生殖物种。对同域分布的亲本可能物种（秦氏鳞毛蕨、裸叶鳞毛蕨等）的检测结果与已有报道一致，秦氏鳞毛蕨为三倍体无配生殖，裸叶鳞毛蕨为二倍体有性生殖。
系统发育分析
基于叶绿体基因的系统发育分析表明，宁强鳞毛蕨的两个样本嵌套在虎耳鳞毛蕨（D. saxifraga）的分支中。而基于核基因AK1和gapCP构建的系统发育树则显示，宁强鳞毛蕨的基因序列呈现出三个不同的拷贝，分别与裸叶鳞毛蕨、原秦氏鳞毛蕨（D. protobissetiana）和虎耳鳞毛蕨的基因序列相似。考虑到秦氏鳞毛蕨本身是原秦氏鳞毛蕨和虎耳鳞毛蕨杂交起源的物种，并且与宁强鳞毛蕨同域分布，研究人员推测宁强鳞毛蕨是秦氏鳞毛蕨和裸叶鳞毛蕨杂交的产物。
杂交过程的阐释与分类学意义
研究人员对杂交过程进行了深入讨论。通常，裸叶鳞毛蕨、原秦氏鳞毛蕨和虎耳鳞毛蕨是二倍体有性生殖物种，而秦氏鳞毛蕨通常是三倍体无配生殖物种。要使杂交发生，需要能产生有功能配子的秦氏鳞毛蕨个体。有研究曾报道过中国的四倍体有性生殖秦氏鳞毛蕨细胞型，但本研究以及近期研究均未发现此类个体，所检测样本均为三倍体。一种被广泛接受的假说认为，有性生殖的四倍体秦氏鳞毛蕨可能曾在当地存在过，但现已灭绝或极为罕见。宁强鳞毛蕨的发现，为鳞毛蕨属内杂交成种现象增添了新的例证。秦氏鳞毛蕨已被报道是多个杂交起源物种的亲本之一。野外观察证实，宁强鳞毛蕨与其推定亲本存在于同一山脉，有时甚至与推定的母本秦氏鳞毛蕨生长在一起。宁强鳞毛蕨的性状主要遗传自母本秦氏鳞毛蕨，同时也混合了双亲的特征，例如其叶柄鳞片的数量介于双亲之间，而其纸质的叶片质地则与其父本裸叶鳞毛蕨的草质叶相似。这种由远缘杂交（涉及不同组，如Variae组和Acrorumohra组/Erythrovariae组）导致后代出现与亲本组典型质地（通常为近革质或软革质）不同的叶质（如纸质或草质）的现象，在其他杂交起源物种中也存在。这些复杂的网状进化关系，与伊藤（It?）早在1939年提出的Polystichodrys组的概念有吻合之处，该组旨在涵盖具有复杂杂交关系的类群。
研究结论与意义
本研究通过多学科证据，成功描述并确认了产自中国陕西的一个鳞毛蕨科新种——宁强鳞毛蕨。该物种在形态上具有独特的鉴别特征，细胞学上被确定为三倍体无配生殖物种，分子系统学分析则强有力地支持其杂交起源，其母本可能为秦氏鳞毛蕨（推测存在过有性生殖的四倍体个体），父本为裸叶鳞毛蕨。
这项研究的意义重大。首先，它丰富了对中国，特别是秦岭-巴山地区蕨类植物多样性的认识，发现并记录了一个新的特有物种。其次，它深入揭示了鳞毛蕨属Variae组内存在的复杂网状进化历史，为理解蕨类植物通过杂交与多倍化快速成种的进化机制提供了典型案例。宁强鳞毛蕨的发现再次表明，杂交是蕨类植物物种形成的重要驱动力之一，尤其是在生物多样性热点地区，可能仍隐藏着许多未被发现的杂交物种。此外，该研究也展示了综合运用形态学、细胞学和分子系统学方法在现代植物分类学中的强大效力，为未来处理其他疑难类群的分类与进化问题提供了可借鉴的研究范式。最后，对宁强鳞毛蕨及其亲本关系的阐明，不仅具有重要的理论价值，也为该物种的保育生物学研究奠定了基础。论文发表于《PhytoKeys》，为全球蕨类植物研究提供了新的资料和见解。
