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本研究运用Angiosperms 353靶向捕获技术与基因组浅测序，构建了包含226个物种（占灯心草科51%物种）的核基因与质体质体系统发育树，对Bro?ová等人2022年提出的新分类方案进行了评估。结果表明，所提议的属大部分为单系群，但Juncinella属被发现嵌套于Boreojuncus属内，Juncinella capitata应单独成立新属。研究揭示了科内存在极高的基因树冲突，可能与多倍体化和基因流有关，为理解这个形态保守但染色体变异复杂的植物类群的演化历史提供了关键见解。
研究背景
灯心草科（Juncaceae）是一个全球广布、包含约485个物种的植物科，在湿地生态和传统编织工艺中扮演着重要角色。该科植物形态特征相对保守，尤其是花和花序性状，但染色体数目和倍性水平却表现出惊人的多样性，例如在Luzula属中核DNA含量有15倍的变化，在Juncus属（广义，s.l.）中染色体数目有近10倍的变化。该科分类长期面临挑战，特别是广义的Juncus属已知是并系群，因为五个南半球小属（SSH genera）被反复证实嵌套其中。2022年，Bro?ová等人基于有限的系统发育数据提出了一个新的分类方案，创建了六个新属，但该方案因所选类群可能并非单系而受到批评。本研究的目的是利用更全面的基因组尺度数据，评估这些新提议属的单系性，并厘清灯心草科的系统发育关系。
材料与方法
研究团队从全球多个标本馆及野外采集了81个灯心草科物种的样本，覆盖了所有主要的假设支系，并纳入了17个来自公共数据库的样本。通过Angiosperms 353靶向捕获探针组和基因组浅测序技术，获取了数百个质体和核基因位点，构建了三个数据集：1）基于353个核基因的数据集；2）基于质体编码区序列的数据集；3）整合了公共数据库中matK、rbcL、rpoC1和trnA-psbA序列的扩展质体数据集。随后使用ASTRAL III和IQ-TREE2等工具进行了系统发育分析，并使用HyDe软件检测了基因流信号。
结果
系统发育重建显示，Bro?ová等人提议的属大部分得到了高支持度的单系性支持，但也发现了几个关键问题。提议的Juncinella属在所有分析中均被发现嵌套于Boreojuncus属之内。此外，Juncinella capitata在所有分析中均与Luzula属或Oreojuncus属形成姐妹群，表明其应从Juncinella属中移出，成立一个单型属。另外两个物种Verojuncus chlorocephalus和Australojuncus cyperoides的系统位置与基于形态学划分的属不一致，需要进一步研究确认。研究还发现，核基因树之间存在极高的不一致性，平均只有19%的基因树支持任意一个给定的节点，HyDe分析表明基因流（杂交）可能是导致这种基因树冲突的重要因素。
讨论
本研究提供了迄今为止对灯心草科最全面的系统发育分析。核基因数据（Angiosperms 353）在物种水平上分辨率高，但受序列质量影响较大，且揭示了由多倍体化和可能的古老杂交事件导致的深层基因树冲突。相比之下，质体数据在属级关系上表现稳健，受数据质量问题影响较小，是评估中级系统发育关系的有效工具。研究结果表明，需要对新分类方案进行几处修订以确所有属均为单系群。这包括将北美的Juncinella物种归入Boreojuncus属，为Juncinella capitata建立新属，并为未在本研究中取样的南非一年生物种（原属Juncinella）提议一个新属Australojuncinella（需未来研究确认）。
结论
基于大规模的核与质体基因组数据分析，本研究证实了Bro?ová等人2022年提出的灯心草科新分类方案中大部分属的单系性，但指出了几处需要修订的地方。主要修订包括：1) 将Juncinella capitata提升为单型属；2) 扩大Boreojuncus属的范围，纳入北美的原Juncinella物种；3) 为南非的一年生原Juncinella物种创建新属Australojuncinella。这些修订旨在确保所承认的属均为得到良好支持的单系类群。研究同时解决了关于南半球小属（SSH genera）系统位置的长期疑问，但也提出了关于Verojuncus chlorocephalus和Australojuncus cyperoides正确归属等新问题，为未来研究指明了方向。
