Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đa dạng ẩn trong loài thực vật thủy sinh châu Phi Ottelia ulvifolia (Hydrocharitaceae) được phát hiện thông qua phân tích di truyền quần thể và hệ phát sinh chủng loài
Tóm tắt
Việc khám phá sự đa dạng ẩn rất quan trọng cho việc bảo tồn hiệu quả và hiểu biết về tiến hóa vĩ mô cũng như sinh thái học của thực vật. Ottelia, một ví dụ điển hình của thực vật thủy sinh, có hình thái cực kỳ biến đổi và sự hiện diện của đa dạng ẩn khiến cho việc phân loại của nó trở nên khó khăn. Các nghiên cứu trước đây đã phát hiện ra các loài Ottelia ẩn ở châu Á, nhưng rất ít thông tin được biết đến về hệ thống phân loại phân tử của chi này ở châu Phi, trung tâm của sự đa dạng loài Ottelia. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã lấy mẫu loài Ottelia ulvifolia, một loài đặc hữu của châu Phi nhiệt đới, từ Zambia và Cameroon. Chúng tôi đã sử dụng sáu vùng DNA nhiễm sắc thể của lục địa, nrITS và sáu dấu hiệu siêu đa hình để ước lượng sự đa dạng phân tử và cấu trúc di truyền quần thể trong O. ulvifolia. Phân tích phát sinh chủng loại, STACEY và STRUCTURE hỗ trợ ít nhất ba cụm trong O. ulvifolia, mỗi cụm đại diện cho các loại hoa độc đáo (tức là, hoa vàng lưỡng tính, hoa vàng đơn tính và hoa trắng lưỡng tính). Mặc dù có sự biến đổi di truyền phong phú (> 50%) được quan sát trong các quần thể, nhưng hoạt động nhân tạo quá mức có thể dẫn đến hiện tượng trôi gen và nút thắt di truyền. Tại đây, ba loài ẩn của phức hợp O. ulvifolia được định nghĩa và những hiểu biết được cung cấp cho phân loại của Ottelia sử dụng khái niệm loài phát sinh chủng loại.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Barrett SCH, Eckert CG, Husband BC (1993) Evolutionary processes in aquatic plant populations. Aquat Bot 44:105–145
Beebee T, Rowe G (2000) Microsatellite analysis of natterjack toad Bufo calamita Laurenti populations: consequences of dispersal from a Pleistocene refugium. Biol J Linnean Soc 69:367–381
Bouckaert RR, Heled J, Kühnert D, Vaughan TG, Wu CH, Xie D, Suchard MA, Rambaut A, Drummond AJ (2014) BEAST 2: a software platform for Bayesian evolutionary analysis. PLoS Comput Biol 10:e1003537
Chen LY, Chen JM, Gituru RW, Wang QF (2012) Generic phylogeny, historical biogeography and character evolution of the cosmopolitan aquatic plant family Hydrocharitaceae. BMC Evol Biol 12:30
Chen JM, Du ZY, Long ZC, Gichira AW, Wang QF (2017) Molecular divergence among varieties of Ottelia acuminata (Hydrocharitaceae) in the Yunnan-Guizhou Plateau. Aquat Bot 140:62–68
Cook CDK, Urmi-König K (1984) A revision of the genus Ottelia (Hydrocharitaceae). 2. The species of Eurasia, Australasia and America. Aquat Bot 20:131–177
Cook CDK, Symoens JJ, Urmi-Konig K (1984) A revision of the genus Ottelia (Hydrocharitaceae). 1.Generic considerations. Aquat Bot 18:263–274
Dandy JE (1934) Notes on Hydrocharitaceae. 1. The delimitation and subdivision of Ottelia. J Bot (London) 72:132–137
Darriba D, Taboada GL, Doallo R, Posada D (2012) jModelTest 2: more models, new heuristics and parallel computing. Nat Methods 9:772
Drouin G, Daoud H, Xia J (2008) Relative rates of synonymous substitutions in the mitochondrial, chloroplast and nuclear genomes of seed plants. Mol Phylogenet Evol 49:827–831
Earl DA, vonHoldt BM (2012) Structure harvester: a website and program for visualizing structure output and implementing the evanno method. Conserv Genet Resour 4:359–361
Excoffier L, Lischer HEL (2010) Arlequin suite ver 3.5: a new series of programs to perform population genetics analyses under Linux and Windows. Mol Ecol Res 10:564–567
Fan XR, Njeri HK, Li W, Chen YY (2019) Abundant historical gene flow within and among river systems for populations of Ottelia acuminata var. jingxiensis, an endangered macrophyte from southwest China. Aquat Bot 157:1–9
Guo JL, Yu YH, Zhang JW, Li ZM, Zhang YH, Volis S (2019) Conservation strategy for aquatic plants: endangered Ottelia acuminata (Hydrocharitaceae) as a case study. Biodivers Conserv 28:1533–1548
He JB (1991) Systematic botanical and biosystematic studies on Ottelia in China. Wuhan University Press, Wuhan
Ito Y, Tanaka N, Barfod AS, Bogner J, Li J, Yano O, Gale SW (2019) Molecular phylogenetic species delimitation in the aquatic genus Ottelia (Hydrocharitaceae) reveals cryptic diversity within a widespread species. J Plant Res 132:335–344
Jakobsson M, Rosenberg N (2007) CLUMPP: a cluster matching and permutation program for dealing with label switching and multimodality in analysis of population structure. Bioinformatics 23:1801–1806
Jones GL (2017) Algorithmic improvements to species delimitation and phylogeny estimation under the multispecies coalescent. J Math Biol 74:447–467
Jones GL, Aydin Z, Oxelman B (2015) DISSECT: an assignment-free Bayesian discovery method for species delimitation under the multispecies coalescent. Bioinformatics 31:991–998
Li ZZ, Liao K, Zou CY, Liu Y, Hu GW, Wang QF, Chen JM (2018) Ottelia guanyangensis (Hydrocharitaceae), a new species from southwestern China. Phytotaxa 361:294
Li ZZ, Lu MX, Gichira AW, Islam MR, Wang QF, Chen JM (2019) Genetic diversity and population structure of Ottelia acuminata var. jingxiensis, an endangered endemic aquatic plant from southwest China. Aquat Bot 152:20–26
Librado P, Rozas J (2009) DnaSP v5: a software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data. Bioinformatics 25:1451–1452
Losos JB (2010) Adaptive radiation, ecological opportunity, and evolutionary determinism. Am Nat 175:623–639
Nguyen LT, Schmidt HA, Haeseler A, Minh BQ (2015) IQ-TREE: a fast and effective stochastic algorithm for estimating maximum likelihood phylogenies. Mol Biol Evol 32:268–274
Peakall R, Smouse PE (2006) GENALEX 6: Genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. Molec Ecol Notes 6:288–295
Pritchard JK, Stephens M, Donnelly P (2000) Inference of population structure using multilocus genotype data. Genetics 155:945–959
Rabosky DL, Adams DC (2012) Rates of morphological evolution are correlated with species richness in salamanders. Evolution 66:1807–1818
Rambaut A (2009) FigTree ver. 1.3.1: Tree figure drawing tool. http://tree.bio.ed.ac.uk/software/figtree/. Accessed 17 Oct 2016
Rambaut A, Suchard MA, Xie W, Drummond AJ (2014) Tracer. ver. 1.6. http://beast.bio.ed.ac.uk/Tracer/. Accessed 17 Dec 2016
Reidenbach KR, Neafsey DE, Costantini C, Sagnon N, Simard F, Ragland GJ, Egan SP, Feder JL, Muskavitch MAT, Besansky NJ (2012) Patterns of genomic differentiation between ecologically differentiated M and S forms of Anopheles gambiae in West and Central Africa. Genome Biol Evol 4:1202–1212
Ronquist F, Teslenko M, van der Mark P, Ayres DL, Darling A, Höhna S, Larget B, Liu L, Suchard MA, Huelsenbeck JP (2012) MrBayes 3.2: efficient Bayesian phylogenetic inference and model choice across a large model space. Syst Biol 61:53–542
Rosenberg NE (2004) DISTRUCT: a program for the graphical display of population structure. Mol Ecol Notes 4:137–138
Rozas J, Sánchez-DelBarrio JC, Messeguer X, Rozas R (2003) DnaSP, DNA polymorphism analyses by coalescent and other methods. Bioinformatics 19:2496–2497
Sites JW, Marshall JC (2003) Delimiting species: a Renaissance issue in systematic biology. Trends Ecol Evol 18:462–470
Smith DR (2015) Mutation rates in plastid genomes: they are lower than you might think. Genome Biol Evol 7:1227–1234
Symoens JJ (2009) Hydrocharitaceae. Flora Zambesiaca 12:31–32
Wang B, Song ZP, Liu GH, Lu F, Li W (2010) Comparison of the extent of genetic variation of Vallisneria natans and its sympatric congener V. spinulosa in lakes of the middle-lower reaches of the Yangtze River. Aquat Bot 92:233–238
Wendel JF, Doyle JJ (1998) Phylogenetic incongruence: window into genome history and molecular evolution. In: Soltis PS, Soltis DE, Doyle JJ (eds) Molecular systematics of plants II. Kluwer Academic Publishing, Boston, pp 265–296
Wolfe KH, Li WH, Sharp PM (1987) Rates of nucleotide substitution vary greatly among plant mitochondrial, chloroplast, and nuclear DNAs. Proc Natl Acad Sci USA 84:9054–9058
Yan SZ (1982) Two new species of Hydrocharitaceae. J Jinan Univ 2:161–163
Zhai SH, Yin GS, Yang XH (2018) Population genetics of the endangered and wild edible plant Ottelia acuminata in Southwestern China using novel SSR markers. Biochem Genet 56:235–254
Zhang HL, Sun JL, Wang MX, Liao DQ, Zeng YW, Shen SQ, Yu P, Mu P, Wang XK, Li ZC (2007) Genetic structure and phylogeography of rice landraces in Yunnan, China, revealed by SSR. Genome 50:72–83