Cistanche sugu pētījumi

Najibeh Ataeia, b, Gerald M. Schneeweissc, Miguel Angel Garcíad, e, 1, Michael Kruger, Markus Lehnerta, Jafar Valizadehf, Dietmar Quandta,⁎

Nees augu bioloģiskās daudzveidības institūts, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Meckenheimer Allee 170, 53115 Bonna, Vācija

b Afganistānas Lauksaimniecības pētniecības institūta (ARIA) ģenerāldirektorāts, Lauksaimniecības, apūdeņošanas un lopkopības ministrija, Badam Bagh, Kabula, Afganistāna

c Botānikas un bioloģiskās daudzveidības pētījumu nodaļa, Vīnes Universitāte, Rennweg 14, A-1030 Vīne, Austrija

d Bioloģijas katedra, Toronto Universitāte, Misisoga, 3359 Mississauga, Kanāda

e Real Jardín Botánico, CSIC, Plaza de Murillo 2, 28014 Madride, Spānija f Bioloģijas nodaļa, Sistanas un Beludžistānas Universitāte, Zahedana, Irāna

Kontaktpersona:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Abstrakts

Filoģenētiskās attiecības starp nefotosintētisko parazītu ciltsrakstiem un to ietvaros ir ļoti slikti zināmas, kas negatīvi ietekmē mūsu izpratni par parazītiskajiem augiem. Tas attiecas arī uzCistanche(Orobanchaceae), Vecās pasaules ģints ar aptuveni diviem desmitiem sugu, kuru attiecības vēl nav aplūkotas, izmantojot molekulārās filoģenētiskās pieejas. Šeit mēs secinām filoģenētiskās attiecības ģints ietvaros, izmantojot taksonomiski un ģeogrāfiski plašu paraugu ņemšanu, kas aptver visas iepriekš izdalītās infraģeneriskās grupas un lielāko daļu pašlaik atzīto sugu. Tika analizēta trīs plastida marķieru (trnL-trnF, ieskaitot trnL intronu un starpgēnu starpliku (IGS), trnS-trnfM IGS un psbA-trnH IGS) un viena kodola marķiera (ITS) apvienotā matrica, izmantojot maksimālo taupību, maksimālo iespējamību. , un Bajesa secinājums.Cistancheiedalās četrās labi atbalstītās un ģeogrāfiski diferencētās kladēs: Austrumāzijas Klāde, Ziemeļrietumu Āfrikas Klāde, Dienvidrietumu Āzijas Klāde un plaši izplatītā Klāde. No tiem tikai Austrumāzijas klade atbilst iepriekš atzītai taksonomiskajai sadaļai, savukārt pārējās ir vai nu divu vai trīs sekciju locekļi (attiecīgi plaši izplatītā klade un dienvidrietumu Āzijas klade), vai arī tās līdz šim nav taksonomiski atzītas (ziemeļrietumu Āfrikas klade). . Lai gan Dienvidrietumu Āzijas kladei ir spēcīga filoģenētiskā struktūra starp sugām un daļēji to iekšienē (Austrumu Āzijas klade un Āfrikas ziemeļrietumu klade ir monospecifiskas), filoģenētiskā izšķirtspēja plaši izplatītajā kladē bieži ir zema, un to kavē neatbilstības starp kodola un plastida marķieriem. Gan molekulārie, gan morfoloģiskie dati liecina, ka sugu daudzveidība Cistančā pašlaik ir nepietiekami novērtēta.

Atslēgvārdi:CistancheSaimnieks, Orobanchaceae, Parazīts, Filoģenēze, Sistemātika, Taksonomija

Cistanche herba ekstrakta pulveris no Chengdu Wecistanche

1. Ievads

Orobanchaceae ir lieliska modeļa sistēma, lai pētītu parazītisma attīstību augos un pamatā esošās fenotipiskās un ģenētiskās modifikācijas (Westwood et al., 2010, Wickett et al., 2011). Tie ir arī piemērs tam, kā molekulārie dati ir veiksmīgi uzlabojuši mūsu izpratni par filoģenētiskajām attiecībām. Pamatojoties uz molekulārajiem pētījumiem, ģimenes ierobežojumi ir ievērojami mainījušies, un ir modificētas starpģenēriskās attiecības (Wolfe et al., 2005; Bennett and Mathews, 2006; Park et al., 2008; McNeal et al., 2013; Fu et al., 2017; Li et al., 2019). Līdz šim plašāko un visaptverošāko Orobanchaceae filoģenētisko analīzi ir veikuši McNeal et al. (2013), kurš izmantoja piecu marķieru kombinētu datu kopu (kodols: ITS, PHYA, PHYB; plastids: matK un rps2), kas ietver vairāk nekā 50 ģimenes ģintis. Neskatoties uz šo progresu, daudzas ģintis nav iekļautas molekulārajos pētījumos un joprojām nav izvietotas (Schneeweiss, 2013). Turklāt filoģenētiskās attiecības ģinšu iekšienē, īpaši taksonomiski sarežģītās nefotosintētiskos parazītu grupās, joprojām ir vāji izpētītas.

Grupa, kurai nepieciešama rūpīgāka filoģenētiskā izmeklēšana, ir nefotosintētisko sakņu-parazītu ģintsCistanche. Tas ir potenciāli atalgojošs objekts lielu genomu evolūcijas pētīšanai (daudz lielākas hromosomas un attiecīgi daudz lielāks genoma izmērs nekā cieši saistītās līnijās: Schneeweiss et al., 2004b; Weiss-Schneeweiss et al., 2006; Wicke, 2013), plastidu genomu reduktīvo evolūciju (Li et al., 2013; Wicke et al., 2013, 2016; Liu et al., 2020) vai sugu daudzveidību un bioģeogrāfiju sausos reģionos, taču jebkuru no šīm pētniecības iespējām pašlaik kavē nabadzīgie apstākļi. izpratne par sugu attiecībām, jo ​​trūkst rūpīgu filoģenētisku datu. Daži pētījumi, kas ietver Cistanche, koncentrējas uz plastida genoma evolūciju (Li et al., 2013; Wicke et al., 2013, 2016) vai tradicionālajā ķīniešu medicīnā izmantoto sugu attiecībām (Tomari et al., 2002, 2003). Han et al., 2010; Sun et al., 2012; Zheng et al., 2014), un taksonomiski ir ļoti ierobežoti. Tāpat filoģenētiskie pētījumi, kas vērsti uz ģimenes līmeni vai koncentrējas uz radniecīgām ģintīm, piemēram, Orobanche, ietver tikai vienu vai dažusCistanche(Young et al., 1999; Schneeweiss et al., 2004a; Wolfe et al., 2005; Park et al., 2008; McNeal et al., 2013; Schneeweiss, 2013; Li et al., 2017, 2019). Viņu rezultāti to parādaCistancheir cieši saistīta ar citām nefotosintētiskām parazītu ģintīm, piemēram, Orobanche, Phelipanche, Conopholis vai Epifagus (McNeal et al. III klade, 2013; Orobanche-Phelipanche klade of Schneeweiss, 2013), taču tās precīzs filoģenētisks izvietojums nav bijis. pilnībā nokārtots (Schneeweiss, 2013).

Jaunākā visas ģints monogrāfija ir Beck-Mannagetta (1930). Pamatojoties uz kausiņu formu un brakteolu skaitu, viņš izšķīra četras sadaļas: (i) C. sekt.Cistanchellaar vienu sugu C. ridgewayana; (ii) C. sekt. Viela ar vienu suguCistancheSinensis; (iii) C. sekt. Heterocalyx, ar trim sugām (C. fissa, C. ambigua un C. rosea); (iv) C. sekt.Cistanche(nomenklatūrā nepareizi nosaukta sekta. Eucistanche by Beck Mannagetta, 1930) satur atlikušās 12 sugas. Vēlākā taksonomiskā apstrāde, parasti nacionālās floras kontekstā, pievieno dažas jaunas sugas un daļēji maina bieži morfoloģiski mainīgu un līdz ar to taksonomiski sarežģītu sugu ierobežojumus, ko jau atzinis BeckMannagetta (1930), tādējādi pašlaik tiek pieņemtas apmēram 26 sugas (The Plant List, http://www.theplantlist.org, novērtēts 2017. gada 6. decembrī). Ģints ir plaši izplatīta sausos Vecās pasaules reģionos no Makaronēzijas salām un Rietumāfrikas līdz Centrālajai un Austrumāzijai, un lielākās sugu daudzveidības centrs atrodas Āzijas dienvidrietumos un Tuvajos Austrumos (Beck-Mannagetta, 1930). Tāpat kā citām nefotosintētiskām Orobanchaceae ģintīm, Cistanche ir raksturīga morfoloģiska samazināšanās, īpaši veģetatīvo raksturu (Rodrigues et al., 2011; Schneeweiss, 2013), tāpēc lielākā daļa diagnostisko zīmju ir no ziedkopas un ziediem (ziedu forma un indumentum). seglapas un brakteoli, kausiņu struktūra un indumentum, ziedu krāsa, putekšņlapas forma un indumentum), daži no tiem ir slikti saglabājušies herbārija eksemplāros. Visaptveroša taksonomiskā apstrāde, kas aptver visas pašlaik atzītās sugas, slikta pārstāvība kolekcijās, jo īpaši no mazāk izpētītām teritorijām, un taksonomiski noderīgu morfoloģisko īpašību trūkums veicina nepietiekami zināmu un nekonsolidētu sugas taksonomiju.Cistanchesugas.

Šajā pētījumā mēs izveidojam filoģenētiskas attiecībasCistanchepar pamatu filoģenētiski paredzamai taksonomijas sistēmai. Šim nolūkam mēs apkopojam secību datus no strauji attīstošiem un labi izveidotiem plastidu marķieriem, kā arī kodolieroču ITS sekvencēm no taksonomiski un ģeogrāfiski visaptverošas paraugu ņemšanas un analizējam tos, izmantojot maksimālo taupību, maksimālo iespējamību un Bajesa metodes. Konkrēti, mēs vēlamies (i) pārbaudīt hipotēzes par attiecībām, kas izriet no Beck-Mannagetta (1930) klasifikācijas, ti, vai viņa sadaļas veido monofiliskas grupas, un (ii) pārbaudīt, vai morfoloģiski un taksonomiski sarežģītas sugas, piemēram, C. phelypaea un C. tubulosa veido dabiskas grupas.

2. Materiāli un metodes

2.1. Augu materiāls

Tika iekļauti simts astoņdesmit deviņi paraugi (jaunievākti, herbārija materiāls vai sekvences no GenBank), kas atbilst 17 iepriekš identificētiem.Cistanchesugas plus septiņi ārējās grupas taksoni (viens Conopholis Americana, Phelipanche cf. Iberica, divi Orobanche cernua, pa vienam O. anatolica, O. densiflora un O. Transcaucasia). Paraugu ņemšana noCistanchemērķis ir plašs ģeogrāfiskais pārklājums katrai ģints sugai. Sugas identifikācija tika balstīta uz taksonomiju, ko izmantoja monogrāfiskā apstrādē un florā (Beck Mannagetta, 1930; Zhang un Tzvelev, 1998), apzīmējot morfoloģiski novirzošus tipus kā sugas affinis ("aff. sugas nosaukums") vai, ja tika aprakstīts jauns ir paredzama pasuga (tiek gatavota visas ģints taksonomiskā apstrāde), kā "subsp. nov."; GenBank paraugiem, kuriem mēs nevarējām pārbaudīt herbārija kuponus, tika saglabāts sākotnējo autoru izmantotais taksonomiskais apzīmējums. Ārgrupas taksoni tika atlasīti saskaņā ar mūsu pašreizējām zināšanām par attiecībām Orobanchaceae (Schneeweiss et al., 2004a; McNeal et al., 2013; Schneeweiss, 2013). Informācija par atrašanās vietu un kuponu, tostarp GenBank pievienošanās numuri, ir sniegta S1 papildu tabulā.

2.2. DNS izolācija un sekvencēšana

Genomiskās DNS ekstrakcija no tikko savāktiem silikagelā žāvētiem vainaga audiem notika saskaņā ar CTAB protokolu (Doyle and Doyle, 1987). Lielākā daļa herbārija materiāla tika izolēti, izmantojot DNeasy Plant Mini Kit (Qiagen, Hilden, Vācija) vai NucleoSpin Plant II (Macherey-Nagel, Düren, Vācija). Aptuveni 50 mg žāvēta materiāla tika homogenizēti, izmantojot maisītāja dzirnavas (Retsch MM200, Haan, Vācija) pie 30 Hz 3 minūtes, kam sekoja inkubācija 700 ul ekstrakcijas buferšķīdumā vismaz vienu stundu 65 grādu temperatūrā. Pēc tam tika izmantots CTAB protokols vai komplekta ražotāju nodrošinātie protokoli.

Genomiskā DNS tika uzglabāta -80 grādu temperatūrā, un vēlākai amplifikācijai tika izmantoti atšķaidījumi. Trīs plastida marķieri (trnL-F, ieskaitot trnL intronu un starpgēnu starpliku (IGS), trnS-FM IGS un psbA-trnH IGS), kas atrodas plastida genoma lielajā vienas kopijas reģionā (LSC), un kodols. Filoģenētiskajiem secinājumiem tika atlasīti iekšējie transkribētie starplikas (ITS1 un ITS2 plus iejauktais 5.8S rDNS gēns). Ir atkārtoti pierādīts, ka plastīdu marķieri ir labi piemēroti filoģenētiskiem pētījumiem sugu līmenī (Borsch un Quandt, 2009). Turklāt psbA-trnH jau ir izmantots ķīniešu DNS svītrkodēšanaiCistanchetaksoni (Han et al., 2010; Sun et al., 2012; Zheng et al., 2014). Kodolmateriālu ITS reģions tika izvēlēts kā tehniski viegli pielāgojams kodolmarķieris, kas, neskatoties uz vairākām iespējamām problēmām (Álvarez un Wendel, 2003), ir veiksmīgi izmantots daudzos filoģenētiskos pētījumos, koncentrējoties uz sugu attiecībām (Baldwin et al., 1995; Álvarez un Wendel , 2003; Bailey et al., 2003), tostarp Orobanche un radniecīgās ģintis (piemēram, Schneeweiss et al., 2004a; McNeal et al., 2013). Turklāt ITS2 ir izmantots arī DNS svītrkodēšanaiCistanche(Han et al., 2010; Sun et al., 2012; Zheng et al., 2014; Wang et al., 2018). trnL-F reģions tika pastiprināts, izmantojot primerus C un F (Taberlet et al. 1991). Dažos gadījumos, piemēram, vecam un it kā degradētam materiālam, reģions tika pastiprināts divos atsevišķos fragmentos, ti, izmantojot primeru pāri C un D (Taberlet et al., 1991) un primeru pāri trnL460F (Worberg et al., 2007) un F (Taberlet et al., 1991), attiecīgi. trnS-trnfM IGS tika pastiprināts, izmantojot trnS(UAG)-pF1 (5′- ACTATACCGGTTTTCAAGGCCG-3′) un trnfM(CAU)-pR1 (5′-TAG AGC AGTTTGGTAGCTCGCA-3′; , Münster, pers. comm.), psbAtrnH IGS, izmantojot Kress et al. (2005). Plastīda marķieru PCR profils ietvēra sākotnējo denaturācijas soli 5 min 94 grādos, kam sekoja 30 cikli ar 1 minūti 94 grādos, 1 minūti 55 grādos, 90 s 72 grādos un pēdējo pagarināšanas soli 7 grādos. min pie 72 grādiem. ITS reģions tika pastiprināts, izmantojot primerus ITS4 un ITS5 (White et al., 1990) ar amplifikācijas profilu 5 min pie 94 grādiem, kam sekoja 40 cikli katrs ar 1 min 94 grādiem, 1 min pie 48 grādiem ar laiku- pieaugums par plus 4 s ciklā, 45 s pie 68 grādiem un pēdējais pagarināšanas solis 7 min pie 68 grādiem. Neveiksmīgie PCR tika atkārtoti, izmantojot iekšējos praimerus 5.8S106-R (5′- AGGCGCA ACTTGCGTTCAAA -3′) un 5.8S32-F (5′-GCATCGATGAAGAACGT AGC-3; D.l. Nickrent, Southern Illinois University, ASV, pers.comm.) kombinācijā ar attiecīgajiem ārējiem primeriem ITS5 un ITS4. PCR reakcijas tika veiktas 25 ul tilpumā un ietvēra 1,5 UGoTaq Flexi DNS polimerāzi (Promega, Madisona, ASV), 0–0,2 M betaīna monohidrātu, 0,4 µM katra tiešā un reversā praimera, 0,15 mM dNTP (Carl Roth, Karlsrūe, Vācija), 1 mM MgCl2 1xGoTaq Flexi buferšķīdumā, 1 ul nezināmas koncentrācijas genoma DNS un ūdens. Dažiem ļoti degradētiem herbārija materiāliem tika izmantotas Ready-To-Go PCRBeads (Amersham-Pharmacia Biotech, Amersham, UK), ievērojot ražotāja norādījumus. Kā parasti herbārija materiāla DNS izolātiem, tika pievienotas PCR piedevas, piemēram, 1 ul PVP-40 (10–40 procenti) un/vai 5 ul pastiprinātāja šķīdums P (5 ×; PeqLab, Erlangena, Vācija). reakcijas uz ūdens rēķina. Amplifikācijas produkti tika attīrīti ar gēlu uz 1% agarozes gēla, izmantojot PeqLab PCR attīrīšanas komplektu (Peqlab) vai ātrās PCR attīrīšanas komplektu (Qiagen). Ligzdotiem ITS-PCR produktiem ar < 300="" bp="" (pastiprinājums="" no="" herbārija="" materiāla,="" kas="" bieži="" ir="" piesārņots="" ar="" sēnītēm)="" tika="" izvēlēta="" augstāka="" gēla="" koncentrācija="" (1,4="" procenti)="" un="" ilgāks="" darbības="" laiks.="" attīrītos="" pcr="" produktus="" sekvencēja="" macrogen="" (seula,="" koreja)="" ar="" amplifikācijas="" primeriem="" un="" iepriekš="" minētajiem="" papildu="" iekšējiem="" praimeriem,="" ja="">

cistanche wirkung

2.3. Secību saskaņošana, indel kodēšana un filoģenētiskās analīzes

DNS sekvences tika apkopotas un saskaņotas, izmantojot PhyDE 0.97 (Müller et al., 2006). Sekojot Olsson et al. (2009), neskaidras homoloģijas reģioni (mutācijas karstie punkti) tika anotēti PhyDE un izņemti no analīzēm. Inversijas tika pozicionāli izolētas izlīdzinājumā un iekļautas kā apgrieztais papildinājums, kā ieteikts iepriekš (Quandt et al., 2003; Borsch and Quandt; 2009). Indeļi tika kodēti, izmantojot vienkāršu indel kodēšanu (SIC; Simmons un Ochoterena, 2000), kas ieviesti SeqState 1.25 (Müller, 2005), un pievienoti kā papildu datu nodalījums. Visās datu matricās secības nepilnības tika uzskatītas par trūkstošiem datiem, un saskaņotās pozīcijas tika uzskatītas par vienādi svērtām.

Analīzes tika veiktas ar trim secību datu kopām, kas atbilst sasaistītajiem plastida marķieriem, ITS un kombinētajiem datiem (kombinēti plastīda un kodola marķieri), katrs ar vai bez indeliem, kā rezultātā tika analizētas sešas datu kopas. Pirms kombinētajām analīzēm atsevišķu marķieru datu kopas tika pārbaudītas, lai noteiktu marķieru neatbilstības, atsevišķi analizējot katru MrBayes lokusu, izmantojot noklusējuma iestatījumus (dati nav parādīti). Savienotās nukleotīdu matricas ar un bez pievienotās nukleotīdu matricas maksimālās taupības analīzes (MP) tika veiktas PAUP* 4.0b10 (Swofford, 1999), izmantojot parsimy sprūdratu (Nixon, 1999), izmantojot ģenerētos komandu failus. PRAP2 (Müller, 2004). Tika izmantoti šādi sprūdrata iestatījumi: 200 iterācijas ar 25 procentiem pozīciju, kas nejauši palielinātas (svars=2) katrā atkārtojumā un 10 gadījuma pievienošanas cikli. Savienotās nukleotīdu matricas maksimālās iespējamības (ML) analīzes

ar un bez pievienotās indel matricas, tika veiktas, izmantojot RAxML 8 (Stamatakis, 2014), izmantojot GTRCAT modeli. Gan MP, gan ML analīzēm atbalsts tika novērtēts, izmantojot sāknēšanas metodi (Felsenstein, 1985), izmantojot 10,000 atkārtojumus. Bajesa secinājumi (BI), kas veikti ar visām sešām datu kopām (atsevišķi un savienoti marķieri, ar un bez kodētām indelēm), tika veikti ar MrBayes 3.2.2 (Huelsenbeck un Ronquist, 2001; Ronquist un Huelsenbeck, 2003), izmantojot GTR plus Γ. Es modelēju nukleotīdu nodalījumu (divi nesaistīti modeļi kombinētās datu kopas gadījumā) un ierobežojuma vietas modeli (F81-like; Felsenstein, 1981) indel nodalījumam ar noklusējuma prioritātēm. Sešas darbības ar 10 miljoniem paaudžu katrā un četrām ķēdēm katrā (viena aukstā un trīs apsildāmās ķēdes, izmantojot noklusējuma sildīšanu), tika veiktas paralēli, veicot paraugus katrā 1000. paaudzē. Pirmie 25 procenti tika izmesti kā iedegums, kas notika krietni pēc tam, kad ķēdes bija sasniegušas stacionaritāti, kā noteikts Tracer v.1.7.1 (Rambaut et al., 2018). Koki tika rediģēti, izmantojot TreeGraph2 (Stöver and Müller, 2010).

3. Rezultāti

Pilnas datu kopas, kurā netika noņemtas pozīcijas, un datu kopas, kurā karstie punkti (sīkāku informāciju par tiem skatiet S2 papildtabulā) ir noņemti (mononukleotīdu atkārtojumi) vai atgriezti (ar matadata saistītās inversijas), ir norādīti tabulā. 1. Lielākā daļa indeļu datu kopā bija blakus esošo fragmentu atkārtojumi (ti, vienkārši secību atkārtojumi [SSR]), kuru garums bija no 2 līdz 20 nukleotīdiem (dati nav parādīti). Turklāt psbA-trnH starplikā tika novērota 1148 bp dzēšana izlīdzinātajā matricā C. aff. fissa 2, kas atbilst secības garuma samazinājumam līdz 20 procentiem no vidējā garuma.

Mēs novērojām nekādas būtiskas neatbilstības starp filoģenētiskajām attiecībām, kas izriet no viena plastida marķieriem (dati nav parādīti), bet starp savienotajiem plastida marķieriem un kodola marķieri (Papildu attēli S1-S2). Tie galvenokārt tika atrasti kladē, tostarp C. phelypaea unCistanchetubulosa (ti, plaši izplatītā klade: skatīt nākamo rindkopu), kam bija raksturīgs vispārējs sekla diverģences līmenis (sk. filogrammu 1. attēlā). Nebija būtisku neatbilstību starp kokiem, kas secināts no datu kopām ar vai bez kodēšanas indeļiem; tomēr, izmantojot indel informāciju, palielinājās kopējā topoloģiskā izšķirtspēja, bet tās ietekme uz atbalsta vērtībām bija neskaidra (1. att., Papildu att. S1-S3).

Filoģenētiskie koki, kas iegūti no ML un BI, pamatojoties uz kombinētajiem plastīda un kodola marķieriem, gan ar indeļiem (ML log-iespējamības rādītājs –21272,719; logaritmiskās varbūtības rādītāju harmoniskais vidējais no BI –21432,751), gan bez indeļiem (ML log-iespējamība punktu skaits -17135,239; harmoniskais vidējais log-iespējamības punktu skaits no BI no -17654,075), bija ļoti kongruenti un radīja labi izšķirtu koku (1. att.). Tālāk mēs koncentrēsimies uz kombinēto analīžu rezultātiem, atsaucoties uz viena marķiera analīzēm (savienots plastīds pret kodolu) tikai būtisku neatbilstību gadījumā. Identificētās kombinētās analīzesCistanchekā monofiliska grupa, lai gan tikai vāji atbalstīta (ML 61/ < 50;="" bi="" 0.77/0.91;="" atbalsta="" vērtības="" no="" analīzēm="" ar="" kodētiem="" indeļiem/bez="" kodētiem="" indeļiem).="" mp="" analīzē="" c.="" sinensis="" pozīcija="" attiecībā="" pret="">Cistanchesugas un ārējās grupas taksoni nebija atrisināti (papildu attēls S3).Cistancheiedalījās četrās galvenajās labi atbalstītās kladēs (1. att., S3 papildu att.), turpmāk attiecīgi sauktas par Austrumāzijas kladu, Dienvidrietumu Āzijas kladu, ziemeļrietumu Āfrikas kladu un plaši izplatītu kladu. Austrumāzijas klade, kurā atradās tikai C. Sinensis (MP 100/100; ML 100/100; BI1.00/1.00) no Ķīnas un Mongolijas, tika izsecināta kā pārējās daļas māsa. noCistanche(MP 100/100; ML 100/100; BI 1.00/1.00). Dienvidrietumu Āzijas klade (MP 100/100; ML 100/100; BI 1,00/1,00), kas ietver vairākas sugas no dienvidrietumiem līdz Centrālāzijai. māsa kladei (MP 100/100; ML 100/100; BI 1,00/1,00), tostarp Āfrikas ziemeļrietumu klade un plaši izplatītā klade. tā kā Āfrikas ziemeļrietumu kladā (MP 100/100; ML 100/100; BI 1,00/1,00) bija tikai viena suga, kas ierobežota Āfrikas ziemeļrietumos, plaši izplatītā Klāda (MP 100/100; ML 100/100; BI 1,000, ieskaitot) apmēram desmit sugas kopā plaši izplatītas no Eiropas un Āfrikas Atlantijas okeāna krastiem līdz Centrālāzijai.

Dienvidrietumu Āzijas kladē filoģenētiskā struktūra bija izteikta (1. att., papildu att. S3). Clade A (MP 98/100; ML 100/100; BI 1.00/1.00) ietvēra tikai C. ambigua, kas iedalījās divās ģeogrāfiski atsevišķās apakšklasēs, vienā (MP 79/1{{30}}; ML 75/ < 50;="" bi="" 1.00="">< 50),="" kas="" satur="" tikai="" pievienošanos="" no="" irānas="" ziemeļaustrumiem,="" otrais="" (mp="" 75/51;="" ml="" 82/="">< 50;="" bi="" 1.00/0).="" 51)="" ar="" dažām="" pievienošanās="" valstīm="" no="" irānas="" ziemeļiem,="" kā="" arī="" divām="" pievienošanās="" valstīm="" no="" afganistānas="" dienvidrietumiem.="" clade="" a="" bija="" māsa="" (mp="" 70/52;="" ml="" 69/="">< 50;="" bi="" 1.00/0,93)="" c.="" ridgewayana="" no="" afganistānas.="" nākamā="" māsu="" grupa="" (mp="" 98/99;="" ml="" 100/100;="" bi="" 1.00/1.00)="" bija="" b="" klase="" (mp="" 62/68).="" ml="" 75/79;="" bi="" 0,97/1.{86}}),="" kas="" ietver="" c.="" aff.="" ridgewayana.="" b="" klades="" ietvaros="" filoģenētiskā="" struktūra="" atbilda="" ģeogrāfijai,="" jo="" pievienošanās="" no="" irānas="" ziemeļrietumu="" un="" centrālās="" daļas="" (aff.="" ridgewayana="" 2)="" veidoja="" apakšklādi,="" kas="" ligzdota="" pievienošanās="" pakāpē="" no="" galvenokārt="" irānas="" centrālās="" un="" dienvidu="" daļas="" (aff.="" ridgewayana="" 1).="" attiecības="" starp="" c.="" ridgewayana="" sl="" (c.="" ridgewayana="" un="" c.="" aff.="" ridgewayana)="" pievienošanos="" marķieriem="" tomēr="" bija="" atšķirīgas:="" tā="" kā="" c.="" ridgewayana="" sl="" tika="" secināts="" kā="" monofilisks="" bez="" jebkādas="" atbalstītas="" iekšējās="" struktūras="" pēc="" its="" datiem="" (papildu="" attēls="" s2).="" ,="" tas="" tika="" secināts="" kā="" parafilētisks="" pēc="" plastidu="" datiem,="" un,="" salīdzinot="" ar="" kombinēto="" analīzi,="" c.="" aff.="" ridgewayana="" 1="" un="" c.="" aff.="" ridgewayana="" 2.="" nākamajā="" klades="" māsu="" grupā="" ietilpst="" c.="" ambigua="" un="" c.="" ridgewayana="" sl="" (mp="" 74/60;="" ml="" 96/93;="" bi="" 1.00/1.00)="" bija="" c="" klade.="" (mp="" 100/100;="" ml="" 100/100;="" bi="" 1,00/1,00),="" kas="" satur="" c.="" aff.="" fissa="" 1="" no="" afganistānas.="" nākamās="" māsu="" grupas="" bija="" (i)="" c.="" aff.="" fissa="" 2="" no="" azerbaidžānas="" (mp="" 57/100;="" ml="" 84/85;="" bi="" 0,88/0,57),="" ii)="" d="" klade="" (mp="" 100/100;="" ml="" 100/100;="" bi="" 1,00/1,00),="" kas="" ietver="" c.="" salsu="" no="" dienvidrietumu="" āzijas="" no="" ķīnas="" (mp="" 100/100;="" ml="" 80/90;="" bi="" 0,99/0,99)="" un="" iii)="" e="" klade="" (mp="" 100/100;="" ml="" 100/100;="" bi="" 1,00/="" 1,00),="" kas="">Cistanchedeserticola no Ķīnas un Mongolijas (MP 100/100; ML 100/100; BI 1,00/1,00).

2. att. Raksturīgās ziedu un kausiņu formas atlasītajiem Austrumāzijas klades (J), Dienvidrietumu Āzijas klades (F–I), Ziemeļrietumu Āfrikas klades (K) un plaši izplatītās klades (A–E, L–) pārstāvjiem. M) Cistanche. (A) C. senegalensis, (B) C. flava, (C) C. tubulosa subsp. tubulosa, (D) C. violacea, (E) C. phelypaea subsp. nov., (F) C. fissa, (G) C. salsa, (H) C. ridgewayana, (I) C. ambigua, (J) C. Sinensis, (K) C. spec. nov., (L) C. rosea, (M) C. laxiflora.

Plaši izplatītajā Clade attiecības dažkārt bija neskaidras, jo kodoldatu izšķirtspēja bija zema, kā arī atšķirības starp plastidu un kodola marķieriem (Papildu att. S1-S2). Tie attiecās ne tikai uz atsevišķu pievienošanos (piemēram, C. Senegalese ED1096,Cistanchetubulosa subsp. tubulosa ED891), bet arī lielāku apakšklādu ierobežojums. Piemēram, lai gan dati par plastidu liecināja, ka C. Rosea ir labi atbalstīta atlikušo sugu māsa (BI 1.00; Papildu attēls S1), kodolenerģijas dati liecināja par to kā klades locekli (BI 1. 00), tostarp visas sugas, izņemot C. phelypaea, C. violacea un lielāko daļu C. lutea (papildu S2 attēls). Līdz ar to attiecības starp galvenajām kladēm (F-J klades), kas izriet no kombinētajām analīzēm, bieži vien bija slikti atrisinātas un slikti atbalstītas (1. att.). Vienīgais izņēmums bija klade F (MP 100/100; ML 100/100; BI 1.00/1.00), kas satur C. rosea no Arābijas pussala (ITS analīzē atbilstošā un tikai vāji atbalstītā klade papildus ietvēra C. senegalensis pievienošanos ED1096: Papildu attēls S2), kuras māsu grupas saistība ar kladu (MP 99/94; ML 98/99; PP 1,00/ 0,99), kas ietver pārējās sugas (G-J klades; 1. att.), tika labi atbalstīta.

herba cistanches

Clade G (MP 63/99; ML 84/54; BI 1.00/ < 50)="" saturēja="" c.="" laxiflora="" no="" irānas="" un="" afganistānas,="" kā="" arī="" divus="" c.="" kanāliņus="" no="" ķīnas="" (gb1="" un="" gb2).="" klādes="" g="" ietvaros="" c.="" laxiflora="" bija="" parafilētiska,="" jo="" divu="" c.="" tubulosa="" pievienojumu="" apakšklāde="" (mp="" 98/65;="" ml="" 99/73;="" bi="" 1.00/0.77)="" grupēja="" klade="" (mp="" 54/="">< 50;="" ml="" 60/91;="" bi="" 1.00/1.00)="" ar="" c.="" laxiflora="" pievienošanos="" no="" irānas="" ziemeļiem="" un="" dienvidiem,="" kā="" arī="" afganistāna="" (mp="" 85/="">< 50;="" ml="">< 50/50;="" bi="">< 0,50/0,74),="" izņemot="" c.="" laxiflora="" pievienošanos="" irānas="" centrālajai="" daļai,="" veidojot="" atsevišķu="" kladu="" (mp="" 99/95;="" ml="" 99/95;="" bi="" 1.="">

Clade H (MP neatbalstīts; ML 97/50; PP 1.00/ < 50)="" saturēja="" c.="" senegalensis="" (austrumāfrika)="" un="" tajā="" ligzdotu="" monofilisku,="" tomēr="" neatbalstīts,="" c.="" flava="" (āzijas="" dienvidrietumos)="" un="" apakšklāde="" (mp="" 90/73;="" ml="" 86/69;="" bi="" 0,79/0.86),="" kas="" ietver="" c.="" aff.="" tubulosa="" no="" arābijas="" pussalas="" dienvidiem="" (omāna,="" jemena).="" pierādījumi="" par="" kladu="" h="" galvenokārt="" tika="" iegūti="" tikai="" no="" plastidu="" datiem,="" jo="" ​​its="" c.="" flava="" tika="" secināts="" kā="" cieši="" saistīts="" ar="" c.="" laxiflora,="" un="" attiecības="" starp="" c.="" senegalensis="" un="" c.="" tubulosa="" palika="" neatrisinātas="" (papildu="" attēls="" s2).="" h="" kladē="" ne="" tikai="" c.="" tubulosa="" un="" c.="" flava="" attiecības="" ar="" c.="" senegalensis="" bija="" slikti="" atrisinātas="" un="" slikti="" atbalstītas,="" bet="" arī="" c.="" senegalensis="" un="" c.="" flava="" līnijas,="" vienīgais="" izņēmums="" ir="" četru="" c="" apakšklāde.="" .="" flava="" pievienojumi="" (flava="" subsp.="" nov.)="" no="" irānas="" ziemeļiem="" (mp="" 100/97;="" ml="" 100/99;="" bi="">

I klade (MP neatbalstīts; ML 62/54; PP 1.00/ < 0.50)="" ietvēra="" tikai="" c.="" tubulosa="" pievienošanos,="" aptverot="" plašu="" ģeogrāfisko="" diapazonu="" no="" kaboverdes="" salām="" un="" mali="" caur="" arābijas="" pussalas="" un="" irānas="" līdz="" pakistānai="" un="" indijai.="" pierādījumi="" par="" h="" kladu="" arī="" galvenokārt="" tika="" iegūti="" tikai="" no="" plastidu="" datiem,="" jo="" ​​its="" šī="" grupa="" tika="" secināta="" kā="" parafilētiska="" un="" bieži="" vien="" nav="" atrisināta="" attiecībā="" uz="" c.="" rosea="" (f="" klade),="" c.laxiflora="" (g="" klade),="" kā="" arī="" c.="" senegalensis="" un="" c.="" flava="" (h="" klade).="" filoģenētiskā="" struktūra="" i="" kladē="" kopumā="" bija="" vāja,="" un="" tai="" nebija="" skaidra="" ģeogrāfiskā="">

Clade J (MP 92/53; ML 97/87; PP 1.00/0.99) saturēja C. lutea sl (ti, ieskaitot C. lutea, C. aff. lutea 1 un C. aff. lutea 2; Makaronēzijas salas un Vidusjūra) un tajās ligzdotas C. Brunner (Rietumu Āfrika), C. phelypaea (Makaronēzijas salas, Atlantijas okeāna un Vidusjūras piekrastes reģioni Āfrikā un Dienvidrietumu Eiropā) un C. violacea ( Ziemeļāfrika).Cistanchephelypaea (MP 100/98; ML 100/ 100; BI 1.00/1.{{ 31}}0), kas izveidota kopā ar C. lutea sl pakāpi (piekļuve no visa šīs sugas izplatības diapazona), kā arī divas C. violaceus pievienošanās (ED807 un ED1{{ 41}}12 no attiecīgi Saūda Arābijas un Jordānijas) un hibrīds C. aff. lutea 1 un C. violacea, vāji atbalstīta klade (MP 55/-; ML 76/67; BI 0.64/ < 0.50),="" kas="" bija="" māsa="" (mp="" 90/53;="" ml="" 97/92;="" bi="" 0,96/0,89)="" kladei="" (mp="" 68/58;="" ml="" 93/82;="" bi="" 0,90/0,63),="" kas="" ietver="" visus="" c.="" violacea="" pievienojumus,="" izņemot="" divus="" iepriekš="" minētos.="" atšķirībā="" no="" c.="" violacea,="" kur="" ģeogrāfiska="" sadalīšana="" plaši="" izplatītā="" kladē="" (mp="" 53/70;="" ml="" 84/85;="" bi="" 0,92/0,59)="" un="" tikai="" marokas="" kladē="" (mp="" 92/93;="" ml="" 99/99;="" bi="" 1).="" .00/0,95),="" c.="" lutea="" sl="" un="" c.="" phelypaea="" filoģenētiskā="" un="" ģeogrāfiskā="" struktūra="" bija="" ierobežota.="" atlikušie="" c.="" lutea="" (visi="" no="" rietumāfrikas)="" plus="" c.="" brunneri="" (ieskaitot="" tikai="" vienu="" pievienošanos)="" veidoja="" pakāpi="" j="" klades="" pamatnē,="" jo="" c.="" lutea="" pievienošanās="" vieta="" no="" nigēras="" (ed726)="" ārpus="" klade="" (mp="" 94/60,="" ml="" 95/69;="" bi="" 1.00/0.99),="" ko="" veido="" citi="" pievienojumi.="" secinājums="" par="" šo="" c.="" lutea="" pakāpi,="" iespējams,="" bija="" saistīts="" ar="" neatbilstībām="" starp="" plastida="" un="" its="" datiem.="" konkrēti,="" no="" plastidu="" datiem="" šie="" c.="" lutea="" pievienojumi="" un="" c.="" brunneri="" tika="" secināti="" kā="" cieši="" saistīti="" ar="" c.="" violacea="" un="" citiem="" c.="" lutea="" pievienojumiem="" (papildu="" attēls="" s1),="" ti,="" tāpat="" kā="" kombinētajos="" datos,="" turpretim="" its="" dati="" ievietoja="" šos="" ,="" neatrisinātā="" stāvoklī,="" kladē="" ar="" c.="" senegalensis="" un="" c.="" tubulosa,="" izslēdzot="" citus="" j="" klades="" locekļus="" (papildu="" attēls="">

4. Diskusija

Ģints jaunākajā monogrāfijāCistanche, Beck-Mannagetta (1930) izdalīja četras grupas (kā taksonomiskās sadaļas), kas atšķiras pēc kausiņu pazīmēm un brakteolu skaita. Izņemot monospecifisko C. sektu. Viela (East Asian Clade), neviena no Beck Mannagetta sadaļām netiek atbalstīta kā monofiliska. Tā vietā sugas C. sekt.Cistancheun C. sekt. Heterocalyx ir sajaukts (dienvidrietumu Āzijas kladē un plaši izplatītajā Klādā) un atsevišķas C. sektas sugas. Cistanchella ir parafilētiska un ligzdo Dienvidrietumu Āzijas kladē. Ceturtā galvenā ciltsraksts (Ziemeļrietumu Āfrikas klade), ko šeit pārstāv suga, kas vēl jāapraksta un kas ir morfoloģiski tuva C. mauritanica, tradicionāli ierindota C. sektā.Cistanchenav identificēts nevienā no iepriekšējām klasifikācijām

Šeit identificētās četras galvenās līnijas var raksturot arī morfoloģiski. Konkrēti, vienīgā Austrumāzijas klades suga C. Sinensis ir vienīgāCistanchesugas ar dziļi iegrieztu četrstūrveida kausiņu, savukārt visām pārējām ir (vismaz) piecas pārsvarā radniecīgas kausiņu daivas (2. att.). Plaši izplatītās klades sugām ir kaili stublāji, seglapas un kausiņi, savukārt Dienvidrietumu Āzijas un Ziemeļrietumu Āfrikas klades sugām ir vismaz daļēji matains (attiecīgi vilnas vai lanuginoze pret zirnekļveida lanuginozi) (2. att.). Visbeidzot, Ziemeļrietumu Āfrikas Klādes pārstāvjiem ir blīvs arahnoidālais-lanuginozes indumentum un plaši rombveida seglapas, kas nav sastopamas Dienvidrietumu Āzijas kladē (2. att.). Iepriekš uzsvērtās rakstzīmes, ti, brakteolu skaits (viena vai neviena C. sekt.Cistanchellapret divām visās pārējās sekcijās) un kausiņu daivu forma (vairāk vai mazāk dziļi atdalītas un nevienādas daivas C. sektā. Heterocalyx pret sekli atdalītām un vienādām daivām C. sektā.Cistanche), neatspoguļo dziļākus šķelšanos un, vismaz kausiņu daivu formas gadījumā, šķiet, ir attīstījušies vismaz divas reizes neatkarīgi.

Vairākas no pašlaik atzītajām sugām netiek uzskatītas par monofiliskām (1. att.), kas attiecas ne tikai uz taksoniem, par kuriem zināms, ka tie ir taksonomiski sarežģīti, piemēram, C. lutea vai C. tubulosa, bet arī uz taksoniem, kas tiek uzskatīti par taksonomiski neproblemātiskiem, piemēram, C. ridgewayana sl vaiCistanchefissa sl (šeit attēlots ar C. aff. fissa 1 un 2). Taksonomisko un filoģenētisko vienību neatbilstību var izraisīt vairāki, savstarpēji neizslēdzoši faktori, tostarp nepareiza sugas noteikšana, morfoloģiski un/vai ģeogrāfiski diferencētu vienību taksonomiskās atpazīšanas trūkums, hibridizācija un sekla diverģence (ātrs starojums). Sugas nepareiza identifikācija, iespējams, ir iemesls divu C. tubulosa (GB1 un GB2) atrašanās vietai, kas ligzdo C. laxiflora (1. att.). Šo pievienošanās kuponi mums nebija pieejami pārskatīšanai, taču, kā spriež pēc tīmekļa attēliem, augi no blakus esošajiem apgabaliem Ķīnas centrālajos tuksnešos morfoloģiski sakrīt ar C. laxiflora subsp. laxiflora (baltas vainaga caurules ar gaiši purpursarkanām daivām, nevis gaiši vai dziļi dzeltenas C. tubulosa). Par šo sugu nav ziņots no Ķīnas, kur šim taksonam piederošie augi ir iekļauti C. tubulosa (Zhang, 1990) vai nesen C. mongolica (Zhang un Tzvelev, 1998) sarakstā. Šķiet, ka morfoloģiski un/vai ģeogrāfiski diferencētu līniju taksonomiskās atpazīšanas trūkums attiecas gan uz parafilētiskām sugām, piemēram, C. ridgewayana sl, gan C. aff. fissa, kā arī monofiliskām sugām ar spēcīgu filoģenētisko struktūru, piemēram, C. Flava. Katrā no šiem gadījumiem filoģenētiski ierobežotas grupas atšķiras morfoloģiski un ģeogrāfiski, un tāpēc tās ir pelnījušas taksonomisku atzīšanu (sīkāka taksonomiskā apstrāde tiks sniegta nākamajā publikācijā). Gan sugas nepareiza noteikšana, gan nepietiekama taksonomiskā izšķirtspēja ir izplatītas problēmas holoparazītiskajos Orobanchaceae, jo īpaši Orobanche un radniecīgās ģintīs (Manen et al., 2004; Schneeweiss et al., 2004a; Schneeweiss et al., 2009; Schneeweiss, 2013, 2013).

Hibridizācija ir izplatīta parādība ziedošajos augos (Rieseberg and Carney, 1998; Payseur and Rieseberg, 2016), un par to ziņots arīCistanche. Precīzāk, Beck-Mannagetta (1930) aprakstīja hibrīdus starp C. lutea (kā C. tinctoria f. lutea) un C. violacea kā nonhospecies, C. hybrid. Šie hibrīdi var būt morfoloģiski starpprodukti, kā tas ir pievienošanās ED686 gadījumā, vai līdzināties vienam no vecākiem, kā tas ir pievienošanās ED1012 gadījumā; šī pēdējā pievienošanās sākotnēji tika noteikta kā C. violacea, bet atkārtoti pārbaudot, ko izraisīja tās filoģenētiskais stāvoklis C. lutea sl, izrādījās arī hibrīds. Pieņemot, ka plastida genoms ir iedzimts no mātes (kā parādīts Orobanchaceae Rhinanthus angustifolius: Vrancken and Wesselingh, 2010)Cistanche, mātes ITS ribotipa klātbūtne hibrīdā pievienošanās ED686 (tas nav pieejams pievienošanai ED1012) atbilstu vēlākas paaudzes hibrīdu un/vai atgriezenisko krustojumu veidošanai, kā rezultātā notiek plastīda uztveršana. Plastīda uztveršana varētu arī izskaidrot neatbilstības starp kodola un plastida marķieriem. Piemēram, C. aff. tubulosa no Arābijas pussalas, kas pēc vairākām pazīmēm morfoloģiski atšķiras no plaši izplatītās C. tubulosa, veidoja kladi, kas ir tuvu C. senegalensis ITS datu kopā, bet tika sadalīta divos dažādos klados plastidā un kombinētajā datu kopas grupā ar C. senegalensis. (H klade) vai C. tubulosa subsp. tubulosa (I klade; gan C. senegalensis, gan C. tubulosa subsp. tubulosa sastopami arī Arābijas pussalā).

Alternatīva introgresijai, lai izskaidrotu neatbilstības starp filoģenētiskajām pozīcijām, kas izsecinātas no kodolmateriālu un plastidu datiem, ir nepilnīga ciltsrakstu šķirošana, kas atšķirīgi ietekmēs kodolu un plastidu genomus, jo atšķiras to efektīvais populācijas lielums (plastīdu genomos tikai uz pusi lielāki nekā kodola genomos vienmāju grupa, piemēramCistanche). Paredzams, ka nepilnīga ciltsrakstu šķirošana būs īpaši svarīga sekla diverģences un strauja starojuma gadījumā (Maddison un Knowles, 2006), kas acīmredzot tā ir plaši izplatītajā kladē, kur kladei, kas sastāv no G līdz J kladiem, ir raksturīgi īsi zaru garumi. (1. att.). Nepilnīga ciltsrakstu šķirošana var būt atbildīga par C. lutea sl (ti, C. aff. lutea 1 un C. aff. lutea 2) morfoloģiski diferencētu līniju molekulārās diferenciācijas un/vai saskaņotības trūkumu. Lai atdalītu nepilnīgu ciltsrakstu šķirošanu no introgresijas, būs vajadzīgas uz saplūšanu balstītas metodes (Blanco-Pastor et al., 2012), kas ideālā gadījumā ietver kodolfilogenomijas datus (Bravo et al., 2019), kas, ja nav stabila taksonomijas ietvara un pietiekami plašu datu, nav vēl iespējams.

Saimnieka specializācija ir svarīgs holoparazītu Orobanchaceae evolūcijas spēks (Schneider et al., 2016).Cistanchetomēr šķiet izņēmums, jo daudzas sugas ir konstatētas vairāku augu ģimeņu pārstāvjiem, visbiežāk Amaranthaceae (tostarp Chenopodiaceae) un Polygonaceae, bet arī Fabaceae, Zygophyllaceae, Tamaricaceae, Rosaceae, Nitrariaceae un Salvadoraceae. Tāpat kā Orobanche (Manen et al., 2004), vienu un to pašu saimniekdatoru var koplietot vairāki nesaistītiCistanchesugas (piemēram, Haloxylon ammodendron ir C. deserticola saimnieks no Dienvidrietumu Āzijas klades un C. phelypaea no plaši izplatītās klades). Iespējamās saimniekorganisma specializācijas gadījumi (piemēram, C. senegalensis galvenokārt uz Acacia/Fabaceae; galvenokārt Fabaceae kā C. Flava subsp. nov. saimnieki pret galvenokārt Calligonum bungei/Polygonaceae C. Flava subsp. Flava) var atspoguļot piemērotu saimniekorganismu pārpilnību. sugas, nevis īsta saimnieka specializācija. Lai pārbaudītu jebkuru saimnieka specializācijas lomu Cistanche dažādošanā, būs nepieciešama labi atrisināta sugu filoģenēze un pietiekami detalizēti saimnieku dati.5. Secinājumi

Šī ir pirmā visaptverošā holoparazītu augu ģints molekulārā filoģenētiskā analīzeCistanche, plaši izplatīts Vecās pasaules sausajos reģionos. Četras galvenās klades iekšāCistancheir identificēti, kas tikai daļēji atbilst tradicionāli atzītajām sekcijām (Beck Mannagetta, 1930) un parasti uzrāda spēcīgu ģeogrāfisko komponentu. Tā kā Dienvidrietumu Āzijas kladei ir spēcīga filoģenētiskā struktūra starp sugām un daļēji to iekšienē (Austrumāzijas un Ziemeļrietumu Āfrikas klade ir monospecifiska), filoģenētiskā izšķirtspēja plaši izplatītajā kladē bieži ir zema, un to kavē neatbilstības starp kodola un plastida marķieriem, kas vismaz daļēji. ir saistīts ar hibridizāciju/introgresiju un/vai nepilnīgu ciltsrakstu šķirošanu. Molekulārie filoģenētiskie pierādījumi un morfoloģiskās pārvērtēšanas rezultātiCistanchesugas norāda uz sugu daudzveidībuCistanchepašlaik ir nepietiekami novērtēts (sk. tekstā taksonus, kas norādīti kā sp. nov. vai subsp. nov.). Lai gan dažas sugas joprojām ir jāiekļauj jebkurā molekulārajā filoģenētiskajā pētījumā (piemēram, C. mauritanica) un būs nepieciešami papildu marķieri, lai atrisinātu visas sugu attiecības, šeit izklāstītās pamatotās filoģenētiskās hipotēzes nodrošina vērtīgu pamatu notiekošajiem citoģenētiskajiem, taksonomiskajiem un bioģeogrāfiskajiem pētījumiem. pētījumi šajā ģintī.

cistanche bienfaits

Finansējums

Šo darbu daļēji atbalstīja SYNTHESYS, ko finansē Eiropas Kopienas pētniecības infrastruktūras darbība saskaņā ar FP7 programmu "Iespējas" Real Jardín Botánico (ES-TAF-1663). Mēs vēlamies pateikties Bonnas Universitātei, OeAD (Österreichische Austauschdienst) un DAAD (Deutscher Akademischer Austauschdienst) par finansiālo atbalstu.

CRediT autorības ieguldījuma paziņojums

Najibeh Ataei: konceptualizācija, datu pārraudzība, formālā analīze, finansējuma iegūšana, izmeklēšana, projektu administrēšana, vizualizācija, rakstīšana - oriģinālais projekts, rakstīšana - pārskatīšana un rediģēšana. Džeralds M. Šnēveiss: konceptualizācija, uzraudzība, rakstīšana - pārskatīšana un rediģēšana. Migels Anhels Garsija: Resursi. Maikls Krugs: Formālā analīze. Markuss Lēnerts: Rakstīšana – oriģināls melnraksts. JafarValizadeh: resursi. Dietmar Quandt: konceptualizācija, formālā analīze, projektu administrēšana, resursi, uzraudzība, rakstīšana — pārskatīšana un rediģēšana

Pateicības

Paldies Edit Korpinos, kas sniedza palīdzību Jodrell laboratorijā Kew, un herbārija kuratoriem (TARI, BM, IRAN, BONN, USB, P, TUH, E, W, KAS, MSB, K, B, G, PEY , M, UG, BR, GUH, MA, WU) aizdevumu un fotoattēlu izsūtīšanai. Mēs pateicamies Susann Wicke par gruntējuma dizainu un laboratorijas atbalstu. Mēs novērtējam Dr. Hoseinu Akhani Teherānas Universitātē un Robabehu Šahi Šavvonu no Gilanas universitātes par DNS materiāla nodrošināšanu no Irānas. Mēs esam pateicīgi Dr. FedericoLuebert un Juliana Chacon no Nees Institute par noderīgajiem komentāriem.

Atsauces:

Álvarez, I., Wendel, JF, 2003. Ribosomālās ITS sekvences un augu filoģenētiskais secinājums. Mol. Phylogenet. Evol. 29, 417–434. https://doi.org/10.1016/S1055-7903(03)00208-2.
Bailey, CD, Carr, TG, Harris, SA, Hughes, CE, 2003. Angiosēklu nrDNS polimorfisma, paraloģijas un pseidogēnu raksturojums. Mol. Phylogenet. Evol. 29, 435–455.
Baldwin, BG, Sanderson, MJ, Porter, JM, Wojciechowski, MF, Campbell, CS, Donoghue, MJ, 1995. Kodola ribosomu DNS ITS reģions: vērtīgs pierādījumu avots par segsēklu filoģenēzi. Ann. Misūri Bots. Gard. 82, 247–277.
Beck-Mannagetta, G., 1930. Orobanchaceae, in: Engler, A. (Red.), Das Pflanzenreich IV. 261. Vilhelms Engelmans, Leipciga, 1.–348.lpp.
Bennett, JR, Mathews, S., 2006. Parazītisko augu dzimtas Orobanchaceae filoģenēze secināta no fitohroma A. Am. Dž. Bots. 93, 1039–1051.
Blanco-Pastor, JL, Vargas, P., Pfeil, BE, 2012. Koalescentās simulācijas atklāj hibridizāciju un nepilnīgu ciltsrakstu šķirošanu Vidusjūras linārijā. PLoS ONE 7 (6), e39089.
Borsch, T., Quandt, D., 2009. Mutāciju dinamika un nekodējošas hloroplasta DNS filogenētiskā lietderība. Augu sistēma. Evol. 282., 169.–199.

Bravo, GA, Antonelli, A., Bacon, CD, Bartoszek, K., Blom, MPK, Huynh, S., Jones, G., Knowles, LL, Lamichhanney, S., Marcussen, T., Morlon, H. , Nakhleh, LK, Okselmans,

B., Pfeil, B., Schliep, A., Wahlberg, N., Werneck, FP, Wiedenhoeft, J., WillowsMunro, S., Edwards, SV, 2019. Neviendabīguma aptveršana: dzīvības koka un nākotnes apvienošana filogenomika. PeerJ 7, e6399.

Doyle, JJ, Doyle, J., 1987. Ātra DNS izolācijas procedūra nelieliem svaigu lapu audu daudzumiem. Phytochem. Bullis. 19, 11–15.
N. Ataei u.c. Molecular Phylogenetics and Evolution 151 (2020) 106898 8
Felsenstein, J., 1981. Evolūcijas koki no DNS sekvencēm: maksimālās iespējamības pieeja. J. Mol. Evol. 17, 368–376.
Felsenstein, J., 1985. Pārliecības robežas par filoģenēzi: pieeja, izmantojot bootstrap. Evolution 39, 783–791.
Fu, W., Liu, X., Zhang, N., Song, Z., Zhang, W., Yang, J., Wang, Y., 2017. Testing the hypothesis of multiple origin of holoparazitic in Orobanchaceae: filoģenētiski pierādījumi no pēdējām divām neizvietotajām holoparazītu ģintīm Gleadovia un
Phacellanthus. Priekšpuse. Augu Sci. 8, 1380.
Han, J.-P., Song, J.-Y., Liu, C., Chen, J., Qian, J., Zhu, Y.-J., Shi, L.-C., Yao, H ., Chen, S.-L., 2010. Identification ofCistanchesugas (Orobanchaceae), pamatojoties uz plastida psbA-trnH starpgēnu reģiona sekvencēm. Acta Pharmaceut. Grēks. 45, 126–130.
Huelsenbeck, JP, Ronquist, F., 2001. MRBAYES: Bajesa secinājums par filogenētiskajiem kokiem. Bioinformātika 17, 754–755.
Kress, WJ, Wurdack, KJ, Zimmer, EA, Weigt, LA, Janzen, DH, 2005. DNS svītrkodu izmantošana ziedošu augu identificēšanai. Proc. Natl. Akad. Sci. USA 102, 8369–8374.

Li, X., Feng, T., Randle, C., Schneeweiss, GM, 2019. Filoģenētiskās attiecības ar Orobanchaceae, kas izsecinātas no mazkopiju kodolgēniem: galveno kladu konsolidācija un nefotosintētiskās Orobanche klades jaunas pozīcijas noteikšana māsa visiem citiem parazītiskajiem Orobanchaceae. Priekšpuse. Augu Sci. 10, 902.

Li, X., Jang, T.-S., Temsch, EM, Kato, H., Takayama, K., Schneeweiss, GM, 2017. Molekulārie un karioloģiskie dati apstiprina, ka mīklainā Platypholis ģints no Bonin-Islands (SE Japāna ) ir filoģenētiski ligzdots Orobanche
(Orobanchaceae). J. Augs. Res. 130., 273.–280.
Li, X., Zhang, T.-C., Qiao, Q., Ren, Z., Zhao, J., Yonezawa, T., Hasegawa, M., Crabbe, MJC, Li, J., Zhong, Y. ., 2013. Pilnīga holoparazīta hloroplasta genoma secībaCistanchedeserticola (Orobanchaceae) atklāj gēnu zudumu un horizontālo gēnu
pārnešana no tā saimnieka Haloxylon ammodendron (Chenopodiaceae). PLoS ONE 8, e58747.
Liu, X., Fu, W., Tang, Y., Zhang, W., Song, Z., Li, L., Yang, J., Ma, H., Yang, J., Zhou, C.,
Davis, CC, Wang, Y., 2020. Daudzveidīgas plastomu degradācijas trajektorijas holoparazītosCistancheun zaudēto plastidu gēnu genoma atrašanās vieta. J. Exp. Bot. 71, 877–892.
Maddison, W., Knowles, LL, 2006. Filoģenēzes izsecināšana, neskatoties uz nepilnīgo ciltsrakstu šķirošanu. Sist. Biol. 55, 21.–30.
Manen, J.-F., Habashi, C., Jeanmonod, D., Park, J.-M., Schneeweiss, GM, 2004. Phylogeny and intraspecific variability of holoparasitic Orobanche (Orobanchaceae) secināts no plastida rbcL sekvencēm. Mol. Phylogenet. Evol. 33, 482–500.
McNeal, JR, Bennett, JR, Wolfe, AD, Mathews, S., 2013. Phylogeny and origins of holoparasitic in Orobanchaceae. Am. Dž. Bots. 100, 971–983.
Müller, J., Müller, KF, Neinhuis, C., Quandt, D., 2006. PhyDE – Phylogenetic Data Editor. http://www.phyde.de (aplūkots 2019. gada 2. aprīlī).
Müller, K., 2004. Brēmera atbalsta PRAP aprēķins lielām datu kopām. Mol. Phylogenet. Evol. 31, 780–782.
Müller, K., 2005. SeqState: praimeru dizains un secību statistika filoģenētiskām DNS datu kopām. Appl. Bioinform. 4, 65–69.
Nixon, KC, 1999. Stingrības sprūdrata ir jauna metode ātrai taupības analīzei. Cladistics 15, 407–414.
Olsson, S., Buchbender, V., Enroth, J., Hedenäs, L., Huttunen, S., Quandt, D., 2009. Filoģenētiskās analīzes atklāj augstu polifīlijas līmeni pleirokarpo līniju līnijās, kā arī jaunos klados. Bryologist 112, 447–466.
Park, J.-M., Manen, J.-F., Colwell, AE, Schneeweiss, GM, 2008. Nefotosintētisko parazītu Orobanche (Orobanchaceae) un radniecīgo ģinšu plastīda gēnu filoģenēze. J. Plant Res. 121, 365–376.
Payseur, BA, Rieseberg, LH, 2016. Hibridizācijas un specifikācijas genoma perspektīva. Mol. Ecol. 25, 2337–2360.
Quandt, D., Müller, K., Huttunen, S., 2003. Hloroplasta DNS psbTH reģiona raksturojums un diādu simetrisko elementu ietekme uz filoģenētiskajām rekonstrukcijām. Augu Biol. 5, 400–410. https://doi.org/10.1055/s-2003-42715.
Rambaut, A., Drummond, AJ, Xie, D., Baele, G., Suchard, MA, 2018. Posterior summarisation in Bayesian phylogenetics using Tracer 1.7. Sist. Biol. 67, 901–904.

Rieseberg, LH, Carney, SE, 1998. Augu hibridizācija. Jaunais Phytol. 140, 599–624.

Rodrigues, AG, Colwell, AEL, Stefanovic, S., 2011. Parazītu ģints Conopholis (Orobanchaceae) molekulārā sistemātika, kas secināta no plastīdu un kodolu sekvencēm. Am. Dž. Bots. 98, 896–908.
Ronquist, F., Huelsenbeck, JP, 2003. MrBayes 3: Bayesian filoģenētiskais secinājums jauktos modeļos. Bioinformātika 19, 1572–1574.
Schneeweiss, GM, 2013. Phylogenetic relations and evolutionary trends in Orobanchaceae, in Joel, DM, Gressel, J., Musselman, LJ (Eds.), Parasitic Orobanchaceae. Springer, Berlin Heidelberg, 243.–265. lpp.
Schneeweiss, GM, Colwell, A., Park, J.-M., Jang, C.-G., Stuessy, TF, 2004a. Holoparazītu Orobanche (Orobanchaceae) filoģenēze, kas izsecināta no kodolieroču ITS sekvencēm. Mol. Phylogenet. Evol. 30, 465–478.
Schneeweiss, GM, Frajman, B., Dakskobler, I., 2009. Orobanche lycoctoni Rhiner (Orobanchaceae), mazpazīstama Centrāleiropas floras suga. Candollea 64, 91–99.
Schneeweiss, GM, Palomeque, T., Colwell, AE, Weiss-Schneeweiss, H., 2004b. Hromosomu skaits un kariotipa evolūcija holoparazītiskajās Orobanche (Orobanchaceae) un radniecīgās ģintīs. Am. Dž. Bots. 91, 439–448.
Schneider, AC, Colwell, AEL, Schneeweiss, GM, Baldwin, BG, 2016. Kriptisko saimnieku specifiskā daudzveidība rietumu puslodes slotiņu (Orobanche sl, Orobanchaceae) vidū. Ann. Bot. 118, 1101–1111.
Simmons, MP, Ochoterena, H., 2000. Spraugas kā rakstzīmes secībā balstītās filoģenētiskās analīzēs. Sist. Biol. 49, 369–381.
Stamatakis, A., 2014. RAxML 8. versija: rīks lielu filogēniju filoģenētiskai analīzei un pēcanalīzei. Bioinformātika 30, 1312–1313.
Stöver, BC, Müller, KF, 2010. TreeGraph 2: dažādu filoģenētisko analīžu pierādījumu apvienošana un vizualizēšana. BMC Bioinf. 11, 7.
Sun, ZY, Song, JY, Yao, H., Han, JP, 2012. Molekulārā identifikācijaCistancasHerba un tās piedevas, pamatojoties uz nrITS2 secību. J. Med. Plant Res. 6, 1041–1045.

Swofford, DL, 1999. PAUP*4.0 Beta operētājsistēmai Macintosh: filoģenētiskā analīze, izmantojot parsimy. Sinauer Associates, Sanderlenda, MA.

Taberlet, P., Gielly, L., Pautou, G., Bouvet, J., 1991. Universālie praimeri hloroplastu DNS trīs nekodējošu reģionu amplifikācijai. Augu Mol. Biol. 17, 1105–1109. Tomari, N., Ishizuka, Y., Moriya, A., Kojima, S., Deyama, T., Coskun, M., Tu, P.,

Mizukami, H., 2003. Cistanchis Herba (IV) filoģenētisko attiecību farmakognostiskie pētījumiCistancheaugi, kuru pamatā ir plastida rps2 gēns un rpl16-rpl14 starpgēnu starplikas reģiona secība. Natur. Med. 57, 233–237.
Tomari, N., Ishizuka, Y., Moriya, A., Kojima, S., Deyama, T., Mizukami, H., Tu, P., 2002. Pharmacognostical studies of Cistanchis Herba (III) filogenētiskās attiecībasCistancheaugi, kuru pamatā ir plastida rps2 gēns un rpl16-rpl14 starpgēnu starplikas. Biol. Pharm. Bullis. 25, 218–222.
Vrancken, J., Wesselingh, RA, 2010. Rhinanthus angustifolius (Orobanchaceae) hloroplasta genoma pārmantošana. Augu Ecol. Evol. 143., 239.–242.
Wang, X.-Y., Xu, R., Chen, J., Song, J.-Y., Newmaster, SG, Han, J.-P., Zhang, Z., Chen, S.-L. , 2018. Detection ofCistancasHerba (Rou Cong Rong) zāles, kurās izmanto sugai raksturīgus nukleotīdu parakstus. Priekšpuse. Augu Sci. 1643. gada 9. gads.

Weiss-Schneeweiss, H., Greilhuber, J., Schneeweiss, GM, 2006. Genoma izmēra evolūcija holoparazītu Orobanche (Orobanchaceae) un radniecīgo ģinšu. Am. Dž. Bots. 93, 148–156.

Westwood, JH, Yoder, JI, Timko, MP, dePamphilis, CW, 2010. Parazītisma evolūcija augos. Trends Plant Sci. 15, 227–235.

White, T., Bruns, T., Lee, S., Taylor, J., 1990. Sēnīšu ribosomu RNS gēnu amplifikācija un tiešā sekvencēšana filoģenētikā. In: Innis, M., Gelfand, D., Shinsky, J., White, T. (Eds.), PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications. Akadēmiskais

Press, Londona, 315.–322. lpp.
Wicke, S., 2013. Genomiskā evolūcija Orobanchaceae. In: Joel, DM, Gressel, J., Musselman, LJ (eds.), Parasitic Orobanchaceae. Springer, Berlin Heidelberg, 267.–286. lpp.
Wicke, S., Müller, KF, dePamphilis, CW, Quandt, D., Wickett, NJ, Zhang, Y., Renner,
SS, Schneeweiss, GM, 2013. Funkcionālā un fiziskā genoma samazināšanas mehānismi fotosintētiskos un nefotosintētiskos slotu dzimtas parazitārajos augos. Plant Cell 25, 3711–3725.
Wicke, S., Müller, KF, dePamphilis, CW, Quandt, D., Bellot, S., Schneeweiss, GM, 2016. Mehāniskais evolūcijas ātruma variācijas modelis ceļā uz nefotosintētisku dzīvesveidu augos. Proc. Natl. Akad. Sci. USA 113, 9045–9050.

Wickett, NJ, Honaas, LA, Wafula, EK, Das, M., Huang, K., Wu, B., Landherr, L., Timko, MP, Yoder, J., Westwood, JH, dePamphilis, CW, 2011 Parazītisko augu dzimtas Orobanchaceae transkripti atklāj pārsteidzošu hlorofila saglabāšanos

sintēze. Curr. Biol. 21, 2098–2104.
Wolfe, AD, Randle, CP, Liu, L., Steiner, KE, 2005. Orobanchaceae filogēnija un bioģeogrāfija. Folia Geobot. 40, 115–134.
Worberg, A., Quandt, D., Barniske, A.-M., Löhne, C., Hilu, KW, Borsch, T., 2007. Phylogeny of basal eudicots: Insights from non-coding and fastly evoluving DNS. Ērģeles. Ūdenslīdēji. Evol. 7, 55–77.
Young, ND, Steiner, KE, dePamphilis, CW, 1999. Parazītisma attīstība Scrophulariaceae/Orobanchaceae: plastida gēnu sekvences atspēko evolūcijas pāreju sēriju. Ann. Misūri Bots. Gard. 86, 876.–893.
Zhang, ZY, 1990. Orobanchaceae, in: Wang, W. (ed.), Flora Reipublicae Popularis Sinica, vol. 69. Bejing, Science Press, 69.–124. lpp.
Zhang, ZY, Tzvelev, NN, 1998. Orobanchaceae, in: Wu, ZY, Raven, PH (eds.), Flora of China, sēj. 18 (Scrophulariaceae caur Gesneriaceae). Science Press, Pekina un Missouri Botanical Garden Press, St. Louis, MI, 229.–243. lpp.
Zheng, S., Jiang, X., Wu, L., Wang, Z., Huang, L., 2014. Ķīmiskā un ģenētiskā diskriminācijaCistancasHerba, kuras pamatā ir UPLC-QTOF/MS un DNS svītrkodi. PLoS ONE 9 (5), e98061.