Badania nad gatunkami Cistanche

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

a Nees Institute for Biodiversity of Plants, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Meckenheimer Allee 170, 53115 Bonn, Niemcy

b Generalna Dyrekcja Instytutu Badań Rolniczych Afganistanu (ARIA), Ministerstwo Rolnictwa, Nawadniania i Zwierząt Gospodarskich, Badam Bagh, Kabul, Afganistan

c Department of Botany and Biodiversity Research, Uniwersytet Wiedeński, Rennweg 14, A-1030 Wiedeń, Austria

d Department of Biology, University of Toronto at Mississauga, 3359 Mississauga, Canada

e Real Jardín Botánico, CSIC, Plaza de Murillo 2, 28014 Madryt, Hiszpania f Wydział Biologii, Uniwersytet Sistan i Baluchistan, Zahedan, Iran

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

Abstrakcyjny

Związki filogenetyczne w obrębie niefotosyntetycznych linii pasożytniczych są notorycznie słabo poznane, co negatywnie wpływa na nasze rozumienie roślin pasożytniczych. Tak jest również w przypadkuCistanche(Orobanchaceae), rodzaj ze Starego Świata z około dwudziestoma gatunkami, których powiązania nie zostały jeszcze rozwiązane przy użyciu metod filogenetyki molekularnej. Tutaj wnioskujemy relacje filogenetyczne w obrębie rodzaju, stosując taksonomicznie i geograficznie szeroką próbkę obejmującą wszystkie wcześniej wyróżnione grupy infrarodzajowe i większość obecnie uznanych gatunków. Połączona macierz trzech markerów plastydowych (trnL-trnF, w tym intron trnL i odstępnik międzygenowy (IGS), trnS-trnfM IGS i psbA-trnH IGS) oraz jeden marker jądrowy (ITS) została przeanalizowana przy użyciu maksymalnej oszczędności, maksymalnego prawdopodobieństwa i wnioskowanie bayesowskie.Cistanchedzieli się na cztery dobrze obsługiwane i zróżnicowane geograficznie klady: klad wschodnioazjatycki, klad północno-zachodniej Afryki, klad południowo-zachodniej Azji i rozpowszechniony klad. Spośród nich tylko klad wschodnioazjatycki odpowiada wcześniej uznanej sekcji taksonomicznej, podczas gdy inne zawierają członków dwóch lub trzech sekcji (odpowiednio klad szeroko rozpowszechniony i klad południowo-zachodniej Azji) lub nie zostały do ​​tej pory rozpoznane taksonomicznie (klad z Afryki północno-zachodniej). . Podczas gdy klad południowo-zachodnioazjatycki wykazuje silną strukturę filogenetyczną wśród gatunków i częściowo w obrębie gatunków (klad wschodnioazjatycki i północno-zachodni afrykański klad są monospecyficzne), rozdzielczość filogenetyczna w obrębie kladu szerokiego jest często niska i utrudniona przez rozbieżności między markerami jądrowymi i plastydowymi. Zarówno dane molekularne, jak i morfologiczne wskazują, że różnorodność gatunkowa Cistanche jest obecnie niedoceniana.

Słowa kluczowe:CistancheŻywiciel, Orobanchaceae, Pasożyt, Filogeneza, Systematyka, Taksonomia

Cistanche herba Extract Powder z Chengdu Wecistanche

1. Wstęp

Orobanchaceae są doskonałym systemem modelowym do badania ewolucji pasożytnictwa u roślin oraz leżących u ich podstaw modyfikacji fenotypowych i genetycznych (Westwood i wsp., 2010, Wickett i wsp., 2011). Stanowią również przykład tego, jak dane molekularne z powodzeniem poprawiły nasze zrozumienie relacji filogenetycznych. W oparciu o badania molekularne, obwód rodzinny uległ znacznej zmianie, a relacje międzyrodzajowe uległy modyfikacji (Wolfe i in., 2005; Bennett i Mathews, 2006; Park i in., 2008; McNeal i in., 2013; Fu i in., 2017; Li i in., 2019). Najszerszą i najbardziej wszechstronną analizę filogenetyczną Orobanchaceae do tej pory przeprowadzili McNeal i in. (2013), który wykorzystał połączony zestaw danych pięciu markerów (jądrowe: ITS, PHYA, PHYB; plastyd: matK i rps2) obejmujących ponad 50 rodzajów rodziny. Pomimo tego postępu wiele rodzajów nie zostało uwzględnionych w badaniach molekularnych i pozostaje nieumieszczonych (Schneeweiss, 2013). Ponadto, związki filogenetyczne w obrębie rodzajów, zwłaszcza w taksonomicznie trudnych niefotosyntetycznych grupach pasożytniczych, pozostają słabo zbadane.

Grupą wymagającą dokładniejszych badań filogenetycznych jest niefotosyntetyczny rodzaj pasożytów korzeniCistanche. Jest to potencjalnie satysfakcjonujący obiekt do badania ewolucji dużych genomów (znacznie większe chromosomy i odpowiednio dużo większy rozmiar genomu niż w blisko spokrewnionych liniach: Schneeweiss et al., 2004b; Weiss-Schneeweiss et al., 2006; Wicke, 2013), redukcyjna ewolucja genomów plastydowych (Li et al., 2013; Wicke et al., 2013, 2016; Liu et al., 2020) lub różnorodność gatunkowa i biogeografia w regionach suchych, ale każda z tych ścieżek badawczych jest obecnie utrudniona przez słabe zrozumienie relacji gatunkowych ze względu na brak dokładnych danych filogenetycznych. Nieliczne badania obejmujące Cistanche skupiają się na ewolucji genomu plastydowego (Li et al., 2013; Wicke et al., 2013, 2016) lub związkach gatunkowych stosowanych w tradycyjnej medycynie chińskiej (Tomari et al., 2002, 2003 Han i in., 2010; Sun i in., 2012; Zheng i in., 2014) i są bardzo ograniczone taksonomicznie. Podobnie badania filogenetyczne skierowane na poziom rodziny lub koncentrujące się na pokrewnych rodzajach, takich jak Orobanche, obejmują tylko jednego lub kilku przedstawicieliCistanche(Young i in., 1999; Schneeweiss i in., 2004a; Wolfe i in., 2005; Park i in., 2008; McNeal i in., 2013; Schneeweiss, 2013; Li i in., 2017, 2019). Ich wyniki pokazują, żeCistanchejest blisko spokrewniony z innymi niefotosyntetycznymi rodzajami pasożytów, takimi jak Orobanche, Phelipanche, Conopholis lub Epifagus (klad III McNeal et al., 2013; klad Orobanche-Phelipanche of Schneeweiss, 2013), ale jego dokładne umiejscowienie filogenetyczne nie zostało całkowicie osiadłe (Schneeweiss, 2013).

Najnowsza monografia całego rodzaju jest autorstwa Beck-Mannagetta (1930). Na podstawie kształtu kielicha i liczby bracteole wyróżnił cztery sekcje: (i) C. sect.Cistanchellaz pojedynczym gatunkiem C. ridgewayana; (ii) C. ust. Substancja z jednym gatunkiemCistancheSinensis; (iii) C. ust. Heterocalyx z trzema gatunkami (C. fissa, C. ambigua i C. rosea); (iv) C. ust.Cistanche(nazewnictwo błędnie nazwane sekcją Eucistanche przez Becka Mannagettę, 1930) zawiera pozostałe 12 gatunków. Późniejsze zabiegi taksonomiczne, zwykle w kontekście flor narodowych, dodają kilka nowych gatunków i częściowo modyfikują okręgi często zmiennych morfologicznie, a tym samym złożonych taksonomicznie gatunków, już rozpoznanych przez BeckMannagetta (1930), tak że obecnie przyjmuje się około 26 gatunków (Lista roślin, http://www.theplantlist.org, ocena: 6.12.2017). Rodzaj jest szeroko rozpowszechniony w suchych regionach Starego Świata, od wysp makaronezyjskich i zachodniej Afryki po środkową i wschodnią Azję, z centrum największej różnorodności gatunkowej w południowo-zachodniej Azji i na Bliskim Wschodzie (Beck-Mannagetta, 1930). Podobnie jak inne niefotosyntetyczne rodzaje Orobanchaceae, Cistanche charakteryzuje się redukcją morfologiczną, zwłaszcza cech wegetatywnych (Rodrigues et al., 2011; Schneeweiss, 2013), tak że większość cech diagnostycznych pochodzi z kwiatostanu i kwiatów (kształt i indumentum kwiatu przylistki i przylistki, budowa i osłona kielicha, barwa kwiatu, kształt i osłona pylników), z których część jest słabo zachowana na okazach zielnikowych. Brak kompleksowego opracowania taksonomicznego obejmującego wszystkie obecnie uznawane gatunki, słaba reprezentacja w kolekcjach, zwłaszcza z mniej zbadanych obszarów, oraz niedostatek taksonomicznie użytecznych cech morfologicznych przyczyniają się do niedostatecznie poznanej i nieskonsolidowanej taksonomiiCistanchegatunek.

W tym badaniu ustalamy relacje filogenetyczne w obrębieCistanchejako podstawa filogenetycznie predykcyjnego systemu taksonomicznego. W tym celu zbieramy dane sekwencyjne z szybko ewoluujących i ugruntowanych markerów plastydowych, a także jądrowych sekwencji ITS z taksonomicznie i geograficznie kompleksowego pobierania próbek i analizujemy te przy użyciu metod maksymalnej oszczędności, maksymalnego prawdopodobieństwa i Bayesa. W szczególności chcemy (i) przetestować hipotezy o powiązaniach wynikających z klasyfikacji Becka-Mannagetty (1930), tj. czy jego sekcje stanowią grupy monofiletyczne, oraz (ii) sprawdzić, czy gatunki złożone morfologicznie i taksonomicznie, takie jak C. phelypaea i C. Tubulosa tworzą naturalne grupy.

2. Materiały i metody

2.1. Materiał roślinny

Uwzględniono sto osiemdziesiąt dziewięć próbek (nowo zebrany materiał zielnikowy lub sekwencje z GenBank), co odpowiada 17 wcześniej zidentyfikowanymCistanchegatunek plus siedem taksonów obcych (po jednym przyłączeniu Conopholis Americana, Phelipanche cf. Iberica, dwa przyłączenia Orobanche cernua, po jednym przyłączeniu O. anatolica, O. densiflora i O. Transcaucasia). PróbkaCistanchema na celu szeroki zasięg geograficzny dla każdego gatunku w rodzaju. Identyfikację gatunków oparto na taksonomii stosowanej w zabiegach monograficznych i we florach (Beck Mannagetta, 1930; Zhang i Tzvelev, 1998), określając typy odbiegające morfologicznie jako affinis ("aff. nazwa gatunku") lub, gdzie opis nowego gatunku przewidywany jest podgatunek (w przygotowaniu jest taksonomiczne traktowanie całego rodzaju), jako „subsp. nov.”; dla próbek z GenBank, dla których nie mogliśmy sprawdzić bonów zielnikowych, zachowano oznaczenie taksonomiczne stosowane przez pierwotnych autorów. Taksony outgroup zostały wybrane zgodnie z naszą aktualną wiedzą na temat relacji w obrębie Orobanchaceae (Schneeweiss i in., 2004a; McNeal i in., 2013; Schneeweiss, 2013). Informacje o lokalizacji i kuponach, w tym numery dostępu GenBank, są podane w Tabeli Uzupełniającej S1.

2.2. Izolacja i sekwencjonowanie DNA

Ekstrakcja genomowego DNA z nowo zebranej, wysuszonej na żelu krzemionkowym tkanki korony przeprowadzono zgodnie z protokołem CTAB (Doyle i Doyle, 1987). Większość materiału zielnikowego wyizolowano przy użyciu zestawu DNeasy Plant Mini Kit (Qiagen, Hilden, Niemcy) lub NucleoSpin Plant II (Macherey-Nagel, Düren, Niemcy). Około 50 mg wysuszonego materiału homogenizowano przy użyciu młynka mieszającego (Retsch MM200, Haan, Niemcy) przy 30 Hz przez 3 minuty, a następnie inkubowano w 700 ul buforu ekstrakcyjnego przez co najmniej jedną godzinę w 65 stopniach. Następnie stosowano protokół CTAB lub protokoły dostarczone przez producentów zestawu.

Genomowy DNA przechowywano w temperaturze -80 stopni, a rozcieńczenia stosowano do późniejszej amplifikacji. Trzy markery plastydowe (trnL-F, w tym intron trnL i odstępnik międzygenowy (IGS), trnS-FM IGS i psbA-trnH IGS), zlokalizowane w dużym regionie pojedynczej kopii (LSC) genomu plastydowego i jądrowej wewnętrzne przerywniki transkrybowane (ITS1 i ITS2 plus interweniujący gen rDNA 5.8S) wybrano do wnioskowania filogenetycznego. Wielokrotnie wykazano, że markery plastydowe dobrze nadają się do badań filogenetycznych na poziomie gatunku (Borsch i Quandt, 2009). Ponadto psbA-trnH został już wykorzystany do kodowania kreskowego DNA języka chińskiegoCistanchetaksony (Han i in., 2010; Sun i in., 2012; Zheng i in., 2014). Jądrowy region ITS został wybrany jako technicznie łatwy do poddania się markerowi jądrowemu, który pomimo kilku potencjalnych problemów (Álvarez i Wendel, 2003) został z powodzeniem zastosowany w licznych badaniach filogenetycznych z naciskiem na relacje gatunkowe (Baldwin i wsp., 1995; Álvarez i Wendel , 2003; Bailey et al., 2003), w tym Orobanche i pokrewne rodzaje (np. Schneeweiss et al., 2004a; McNeal et al., 2013). Ponadto ITS2 został również wykorzystany do kodowania kreskowego DNA wCistanche(Han i in., 2010; Sun i in., 2012; Zheng i in., 2014; Wang i in., 2018). Region trnL-F amplifikowano przy użyciu starterów C i F (Taberlet i wsp. 1991). W niektórych przypadkach, na przykład w przypadku starego i przypuszczalnie zdegradowanego materiału, region amplifikowano w dwóch oddzielnych fragmentach, tj. przy użyciu pary starterów C i D (Taberlet i wsp., 1991) oraz pary starterów trnL460F (Worberg i wsp., 2007) oraz F (Taberlet i in., 1991). TrnS-trnfM IGS został wzmocniony przy użyciu trnS(UAG)-pF1 (5′-ACTATACCGGTTTTCAAGGCCG-3′) i trnfM(CAU)-pR1 (5′-TAG AGC AGTTTGGTAGCTCGCA-3′; S. Wicke , Münster, komentarz osobisty), psbAtrnH IGS przy użyciu starterów Kress et al. (2005). Profil PCR dla markerów plastydowych obejmował wstępny etap denaturacji 5 min w 94°, a następnie 30 cykli każdy z 1 min w 94°, 1 min w 55°, 90 s w 72° i końcowy etap wydłużania 7 min w 72 stopniach. Region ITS amplifikowano przy użyciu starterów ITS4 i ITS5 (White i wsp., 1990) z profilem amplifikacji 5 min w 94°, a następnie 40 cykli, każdy po 1 min w 94°, 1 min w 48° z czasem przyrost plus 4 s na cykl, 45 s przy 68 stopniach i końcowy etap wydłużania 7 minut przy 68 stopniach. Nieudane PCR powtórzono stosując wewnętrzne startery 5.8S106-R (5′-AGGCGCA ACTTGCGTTCAAA -3′) i 5.8S32-F (5′-GCATCGATGAAGAACGT AGC-3′; D. l. Nickrent, Southern Illinois University, USA, komunikacja osob.) w połączeniu z odpowiednimi podkładami zewnętrznymi ITS5 i ITS4. Reakcje PCR przeprowadzono w objętości 25 ul i obejmowały polimerazę DNA 1,5 UGoTaq Flexi (Promega, Madison, USA), 0–0,2 M monohydratu betainy, 0,4 µM każdego startera przedniego i wstecznego, 0,15 mM dNTP (Carl Roth, Karlsruhe, Niemcy), 1 mM MgCl2 w buforze 1xGoTaq Flexi, 1 ul genomowego DNA o nieznanym stężeniu i woda. W przypadku niektórych silnie zdegradowanych materiałów zielnikowych zastosowano gotowe kulki PCRBeads (Amersham-Pharmacia Biotech, Amersham, Wielka Brytania) zgodnie z instrukcjami producenta. Zgodnie z powszechnym wymogiem w przypadku izolatów DNA materiału zielnikowego, dodatki do PCR, takie jak 1 ul PVP-40(10–40 procent) i/lub 5 ul roztworu wzmacniającego P (5×; PeqLab, Erlangen, Niemcy) zostały dodane do reakcje kosztem wody. Produkty amplifikacji oczyszczono w żelu na 1% żelu agarozowym przy użyciu zestawu do oczyszczania PeqLab PCR (Peqlab) lub zestawu do szybkiego oczyszczania PCR (Qiagen). Dla zagnieżdżonych produktów ITS-PCR < 300="" pz="" (amplifikacja="" z="" materiału="" zielnikowego,="" który="" często="" jest="" zanieczyszczony="" grzybami),="" wybrano="" wyższe="" stężenie="" żelu="" (1,4%)="" i="" dłuższe="" czasy="" przebiegu.="" oczyszczone="" produkty="" pcr="" zostały="" zsekwencjonowane="" przez="" macrogen="" (seul,="" korea)="" ze="" starterami="" do="" amplifikacji="" i="" dodatkowymi="" starterami="" wewnętrznymi="" wspomnianymi="" powyżej,="" jeśli="" było="" to="">

cistanche wirkung

2.3. Wyrównanie sekwencji, kodowanie indel i analizy filogenetyczne

Sekwencje DNA zostały złożone i dopasowane przy użyciu PhyDE 0.97 (Müller et al., 2006). Zgodnie z Olssonem i in. (2009) regiony o niepewnej homologii (gorące punkty mutacji) zostały opisane w PhyDE i usunięte z analiz. Inwersje zostały wyizolowane pozycyjnie w dopasowaniu i włączone jako odwrotne komplementy, jak sugerowano wcześniej (Quandt i in., 2003; Borsch i Quandt; 2009). Indel został zakodowany przy użyciu prostego kodowania indel (SIC; Simmons i Ochoterena, 2000), jak zaimplementowano w SeqState 1.25 (Müller, 2005) i dodano jako dodatkową partycję danych. We wszystkich macierzach danych przerwy w sekwencji traktowano jako brakujące dane, a wyrównane pozycje traktowano jako równoważone.

Analizy przeprowadzono na trzech zestawach danych sekwencyjnych odpowiadających połączonym markerom plastydowym, ITS i połączonym danym (łącznie markery plastydowe i jądrowe), każdy z indelami lub bez, co dało w sumie sześć zestawów danych do analizy. Przed połączonymi analizami, zestawy danych pojedynczego markera były przeszukiwane pod kątem niezgodności pomiędzy markerami poprzez oddzielną analizę każdego pojedynczego locus w MrBayes przy użyciu ustawień domyślnych (dane nie pokazane). Analizy maksymalnej oszczędności (MP) połączonej matrycy nukleotydowej z dołączoną matrycą indel i bez niej przeprowadzono w PAUP* 4.0b10 (Swofford, 1999) przy użyciu mechanizmu zapadkowego (Nixon, 1999) za pomocą wygenerowanych plików poleceń przez PRAP2 (Müller, 2004). Zastosowano następujące ustawienia zapadki: 200 iteracji z 25 procentami pozycji losowo ważonymi w górę (waga=2) w każdym powtórzeniu i 10 losowych cykli dodawania. Analiza największego prawdopodobieństwa (ML) połączonej matrycy nukleotydowej

z dołączoną macierzą indel i bez niej przeprowadzono przy użyciu RAxML 8 (Stamatakis, 2014) z wykorzystaniem modelu GTRCAT. Zarówno dla analiz MP, jak i ML, wsparcie oszacowano za pomocą ładowania początkowego (Felsenstein, 1985) przy użyciu 10 000 powtórzeń. Wnioskowanie bayesowskie (BI), przeprowadzone na wszystkich sześciu zestawach danych (pojedyncze i połączone markery, z kodowaniem indel i bez) przeprowadzono za pomocą MrBayes 3.2.2 (Huelsenbeck i Ronquist, 2001; Ronquist i Huelsenbeck, 2003) przy użyciu GTR plus Γ plus Modeluję dla partycji nukleotydowej (dwa niepołączone modele w przypadku połączonego zestawu danych) i model miejsca restrykcyjnego (F81-podobny; Felsenstein, 1981) dla partycji indel z domyślnymi wartościami a priori. Sześć przebiegów z 10 milionami pokoleń każdy i cztery łańcuchy każdy (jeden zimny i trzy podgrzewane łańcuchy z domyślnym ogrzewaniem) przeprowadzono równolegle, próbkując co tysięczne pokolenie. Pierwsze 25 procent odrzucono jako wypalenie, co nastąpiło długo po tym, jak łańcuchy osiągnęły stacjonarność, jak określono w Tracer v.1.7.1 (Rambaut i in., 2018). Drzewa edytowano za pomocą TreeGraph2 (Stöver i Müller, 2010).

3. Wyniki

Charakterystyka pełnego zestawu danych, z którego nie usunięto żadnych pozycji, oraz zestawu danych, w którym hotspoty (szczegóły na temat tych, patrz tabela uzupełniająca S2) zostały usunięte (powtórzenia mononukleotydów) lub odwrócone (inwersje związane ze spinką do włosów), są podane w tabeli 1. Większość indeli w zestawie danych to powtórzenia sąsiednich fragmentów (tj. proste powtórzenia sekwencji [SSR]), o długości od 2 do 20 nukleotydów (dane nie pokazane). Dodatkowo, w przerywniku psbA-trnH, w C. aff zaobserwowano delecję 1148 bp w wyrównanej macierzy. fissa 2, co odpowiada skróceniu długości sekwencji do 20 procent średniej długości.

Nie zaobserwowaliśmy istotnych niezgodności między związkami filogenetycznymi wywnioskowanymi z pojedynczych markerów plastydowych (dane nie pokazane), ale między połączonymi markerami plastydowymi a markerem jądrowym (ryc. uzupełniające S1–S2). Zostały one znalezione głównie w klad, w tym m.in. C. phelypaea iCistanchetubulosa (tj. Widespread Clade: patrz następny akapit), która charakteryzowała się ogólnie płytkim poziomem rozbieżności (patrz filogram na ryc. 1). Nie było znaczących rozbieżności między drzewami wywnioskowanymi ze zbiorów danych z indelami kodowania lub bez nich; jednak użycie informacji indel zwiększyło ogólną rozdzielczość topologiczną, podczas gdy jej wpływ na wartości podpór był niejednoznaczny (ryc. 1, rysunki uzupełniające S1–S3).

Drzewa filogenetyczne uzyskane z ML i BI oparte na połączonych markerach plastydowych i jądrowych, zarówno z indelami (wynik wiarygodności logarytmicznej ML wynoszący -21272,719; średnia harmoniczna wyników wiarygodności logarytmicznej z BI wynoszącym -21432,751), jak i bez wskaźników (wynik wiarygodności logarytmicznej ML wynik -17135.239; średnia harmoniczna wyników logarytmu wiarygodności z BI -17654.075), były silnie zgodne i dały dobrze rozdzielone drzewo (ryc. 1). W dalszej części skupimy się na wynikach analiz łączonych, odnosząc się do analiz jednomarkerowych (skonkatenowany plastyd kontra jądrowy) tylko w przypadku istotnych rozbieżności. Połączone analizy zidentyfikowaneCistanchejako grupa monofiletyczna, chociaż tylko słabo wspierana (ML 61/ < 50;="" bi="" 0.77/0.91;="" wspiera="" wartości="" z="" analiz="" z="" kodowanymi="" indelami/bez="" kodowanych="" indeli).="" w="" analizie="" mp="" stanowisko="" c.="" sinensis="" w="" stosunku="" do="">Cistanchegatunek i taksony z grupy obcej były nierozwiązane (rysunek uzupełniający S3).Cistanchepodzielił się na cztery główne, dobrze utrzymane klady (ryc. 1, uzupełniające ryc. S3), odtąd określane odpowiednio jako klad wschodnioazjatycki, południowo-zachodni azjatycki, północno-zachodni afrykański klad i szeroko rozpowszechniony klad. Klade wschodnioazjatyckie, zawierające tylko C. Sinensis (MP 100/100; ML 100/100; BI1.00/1,00) z Chin i Mongolii, uznano za siostrę reszty zCistanche(MP 100/100; ML 100/100; BI 1.00/1.00). Klad Azji Południowo-Zachodniej (MP 100/100; ML 100/100; BI 1.00/1.00), obejmujący kilka gatunków od południowo-zachodniej do środkowej Azji, został siostra kladu (MP 100/100; ML 100/100; BI 1.00/1.00), w tym klad północno-afrykański i klad Widespread. klad północnoafrykański (MP 100/100; ML 100/100; BI 1.00/1.00) zawierał tylko jeden gatunek ograniczony do północno-zachodniej Afryki, w tym szeroko rozpowszechniony klad (MP 100/100; ML 100/100; BI 1.00/1.00) około dziesięciu gatunków, które łącznie występują w szerokim zakresie od atlantyckich wybrzeży Europy i Afryki po Azję Środkową.

W kladu Azji Południowo-Zachodniej struktura filogenetyczna była wyraźna (Ryc. 1, Uzupełniająca Ryc. S3). Klada A (MP 98/100; ML 100/100; BI 1.00/1.00) obejmowała tylko C. ambigua, która dzieliła się na dwie odrębne geograficznie podklady, jedną (MP 79/1{{30}}; ML 75/ < 50;="" bi="" 1.00="">< 50)="" zawierający="" wyłącznie="" akcesje="" z="" północno-wschodniego="" iranu,="" drugi="" (mp="" 75/51;="" ml="" 82/="">< 50;="" bi="" 1.00/0.="" 51)="" z="" kilkoma="" akcesjami="" z="" północnego="" iranu="" oraz="" dwoma="" akcesjami="" z="" południowo-zachodniego="" afganistanu.="" clade="" a="" była="" siostrą="" (mp="" 70/52;="" ml="" 69/="">< 50;="" bi="" 1.00/0.93)="" c.="" ridgewayana="" z="" afganistanu.="" kolejna="" grupa="" siostrzana="" (mp="" 98/="" 99;="" ml="" 100/100;="" bi="" 1.00/1.00)="" to="" klad="" b="" (mp="" 62/68="" ml="" 75/79;="" bi="" 0.97/1.00)="" obejmujący="" rozszerzenia="" c.="" aff.="" ridgewayana.="" w="" obrębie="" kladu="" b="" struktura="" filogenetyczna="" odpowiadała="" geografii,="" ponieważ="" przynależności="" z="" północno-zachodniego="" i="" środkowego="" iranu="" (aff.="" ridgewayana="" 2)="" utworzyły="" podklad="" zagnieżdżony="" w="" obrębie="" gatunku="" przynależności="" głównie="" z="" centralnego="" i="" południowego="" iranu="" (aff.="" ridgewayana="" 1).="" zależności="" między="" przynależnościami="" c.="" ridgewayana="" sl="" (c.="" ridgewayana="" i="" c.="" aff.="" ridgewayana)="" różniły="" się="" jednak="" między="" markerami:="" podczas="" gdy="" c.="" ridgewayana="" sl="" został="" wywnioskowany="" jako="" monofiletyczny="" bez="" żadnej="" wspieranej="" struktury="" wewnętrznej="" na="" podstawie="" danych="" its="" (rysunek="" uzupełniający="" s2)="" ,="" wywnioskowano,="" że="" jest="" parafiletyczny="" na="" podstawie="" danych="" plastydowych="" z,="" w="" porównaniu="" do="" połączonej="" analizy,="" zamienionymi="" pozycjami="" c.="" aff.="" ridgewayana="" 1="" i="" c.="" aff.="" ridgewayana="" 2.="" kolejna="" grupa="" siostrzana="" kladu="" obejmuje="" c.="" ambigua="" i="" c.="" ridgewayana="" sl="" (mp="" 74/60;="" ml="" 96/93;="" bi="" 1.00/1.00)="" to="" klad="" c="" (mp="" 100/100;="" ml="" 100/100;="" bi="" 1,00/1,00)="" zawierający="" c.="" aff.="" fissa="" 1="" z="" afganistanu.="" kolejne="" grupy="" siostrzane="" były="" (i)="" pojedynczym="" przystąpieniem="" c.="" aff.="" fissa="" 2="" z="" azerbejdżanu="" (mp="" 57/100;="" ml="" 84/85;="" bi="" 0,88/0,57),="" (ii)="" klad="" d="" (mp="" 100/100;="" ml="" 100/100;="" bi="" 1,00/1,00)="" obejmujący="" c.="" salsa="" z="" południowo-zachodniej="" azji="" i="" z="" chin="" (mp="" 100/100;="" ml="" 80/90;="" bi="" 0.99/0,99)="" oraz="" (iii)="" klad="" e="" (mp="" 100/100;="" ml="" 100/100;="" bi="" 1,00/1,00)="">Cistanchedeserticola z Chin i Mongolii (MP 100/100; ML 100/100; BI 1,00/1,00).

Rys. 2. Charakterystyczne kształty kwiatów i kielichów dla wybranych członków kladu wschodnioazjatyckiego (J), południowo-zachodniego kladu azjatyckiego (F–I), północno-zachodniego kladu afrykańskiego (K) i kladu szeroko rozpowszechnionego (A–E, L– M) Cistanche. (A) C. senegalensis, (B) C. flava, (C) C. tubulosa subsp. tubulosa, (D) C. violacea, (E) C. phelypaea subsp. lis., (F) C. fissa, (G) C. salsa, (H) C. ridgewayana, (I) C. ambigua, (J) C. Sinensis, (K) C. spec. listopad, (L) C. rosea, (M) C. laxiflora.

W Widespread Clade relacje były czasami niejednoznaczne ze względu na niską rozdzielczość danych jądrowych, a także rozbieżności między markerami plastydowymi i jądrowymi (ryc. uzupełniające S1–S2). Dotyczyły one nie tylko pozycji pojedynczych przystąpień (np. C. Senegalese ED1096,Cistanchetubulosa subsp. tubulosa ED891), ale także obwódka większych podkladów. Na przykład, podczas gdy dane plastydowe wskazywały, że C. Rosea jest dobrze ugruntowaną siostrą pozostałych gatunków (BI 1. 00; Uzupełniająca ryc. S1), dane jądrowe sugerowały, że jest członkiem kladu (BI 1. 00), w tym wszystkie gatunki z wyjątkiem C. phelypaea, C. violacea i większości przyłączeń C. lutea (rysunek uzupełniający S2). W konsekwencji relacje między głównymi kladami (kladami F–J) wywnioskowane z połączonych analiz były często słabo rozwiązane i słabo wspierane (ryc. 1). Jedynym wyjątkiem był klad F (MP 100/100; ML 100/100; BI 1,00/1,00), zawierający C. rosea z Półwysep Arabski (w analizie ITS odpowiedni i tylko słabo wspierany klad dodatkowo obejmował akcesję ED1096 C. senegalensis: Uzupełniająca ryc. S2), którego siostrzana grupa względem kladu (MP 99/94; ML 98/99; PP 1,00/ 0,99) obejmujący pozostałe gatunki (klady G–J; ryc. 1) był dobrze obsługiwany.

Herba Cistanches

Klad G (MP 63/99; ML 84/54; BI 1.00/ < 50)="" zawierał="" c.="" laxiflora="" z="" iranu="" i="" afganistanu="" wraz="" z="" dwoma="" przyłączeniami="" c.="" tubules="" z="" chin="" (gb1="" i="" gb2).="" w="" obrębie="" kladu="" g="" c.="" laxiflora="" był="" parafiletyczny,="" ponieważ="" podklad="" dwóch="" akcesorów="" c.="" tubulosa="" (mp="" 98/65;="" ml="" 99/73;="" bi="" 1.00/0.77)="" zgrupowano="" w="" klad="" (mp="" 54/="">< 50;="" ml="" 60/91;="" bi="" 1.00/1.00)="" z="" dodatkami="" c.="" laxiflora="" z="" północnego="" i="" południowego="" iranu="" oraz="" afganistan="" (mp="" 85/="">< 50;="" ml="">< 50/50;="" bi="">< 0,50/0,74)="" z="" wyłączeniem="" przystąpienia="" c.="" laxiflora="" ze="" środkowego="" iranu="" tworzącego="" odrębny="" klad="" (mp="" 99/95;="" ml="" 99/95;="" bi="" 1.="">

Klad H (MP niewspierany; ML 97/50; PP 1.00/ < 50)="" zawierał="" c.="" senegalensis="" (afryka="" wschodnia)="" i="" zagnieżdżony="" tam="" monofiletyczny,="" jeszcze="" nieobsługiwane,="" c.="" flava="" (azja="" południowo-zachodnia)="" i="" podklad="" (mp="" 90/73;="" ml="" 86/69;="" bi="" 0.79/0.86)="" obejmujący="" akcesje="" c.="" aff.="" tubulosa="" z="" południowego="" półwyspu="" arabskiego="" (oman,="" jemen).="" dowody="" na="" klad="" h="" pochodziły="" zasadniczo="" z="" samych="" danych="" plastydowych,="" ponieważ="" w="" its="" c.="" flava="" został="" wywnioskowany="" jako="" blisko="" spokrewniony="" z="" c.="" laxiflora,="" a="" związki="" między="" c.="" senegalensis="" i="" c.="" tubulosa="" pozostały="" nierozwiązane="" (ryc.="" uzupełniająca="" s2).="" w="" kladzie="" h="" nie="" tylko="" związki="" c.="" tubulosa="" i="" c.="" flava="" z="" c.="" senegalensis="" były="" słabo="" rozwiązane="" i="" słabo="" wspierane,="" ale="" także="" te="" wśród="" linii="" w="" obrębie="" c.="" senegalensis="" i="" c.="" flava,="" jedynym="" wyjątkiem="" jest="" podklad="" czterech="" c.="" przystąpienie="" flava="" (flava="" subsp.="" nov.)="" z="" północnego="" iranu="" (mp="" 1{{19}/97;="" ml="" 100/99;="" bi="">

Klade I (MP nieobsługiwane; ML 62/54; PP 1.00/ < 0.50)="" zawierało="" wyłącznie="" przynależności="" c.="" tubulosa,="" obejmujące="" szeroki="" zakres="" geograficzny="" od="" wysp="" zielonego="" przylądka="" i="" mali="" przez="" z="" półwyspu="" arabskiego="" i="" iranu="" do="" pakistanu="" i="" indii.="" dowody="" na="" klad="" h="" również="" pochodziły="" zasadniczo="" z="" samych="" danych="" plastydowych,="" ponieważ="" w="" its="" grupa="" ta="" została="" uznana="" za="" parafiletyczną="" i="" często="" nierozwiązaną="" w="" odniesieniu="" do="" c.="" rosea="" (klad="" f),="" c.="" laxiflora="" (klad="" g)="" oraz="" c.="" senegalensis="" i="" c="" flava="" (klad="" h).="" struktura="" filogenetyczna="" kladu="" i="" była="" ogólnie="" słaba="" i="" nie="" wykazywała="" wyraźnego="" wzorca="">

Klad J (MP 92/53; ML 97/87; PP 1.00/0.99) zawierał C. lutea sl (tj. w tym C. lutea, C. aff. lutea 1 i C. aff. lutea 2; Wyspy Makaronezyjskie i Morze Śródziemne) oraz zagnieżdżone tam C. Brunner (Afryka Zachodnia), C. phelypaea (Wyspy Makaronezyjskie, atlantyckie i śródziemnomorskie regiony przybrzeżne Afryki i południowo-zachodniej Europy) oraz C. violacea ( północna Afryka).Cistanchephelypeae (MP 100/98; ML 100/ 100; BI 1.00/1.{{ 31}}0) wraz z gatunkiem C. lutea sl (przyrosty z całego zakresu występowania tego gatunku) plus dwa przyrosty C. violaceus (ED807 i ED1{{ 41}}12 odpowiednio z Arabii Saudyjskiej i Jordanii) oraz hybryda C. aff. lutea 1 i C. violacea, słabo podtrzymywany klad (MP 55/-; ML 76/67; BI 0.64/ < 0.50),="" który="" był="" siostrą="" (mp="" 90/53;="" ml="" 97/92;="" bi="" 0,96/0,89="" do="" kladu="" (mp="" 68/58;="" ml="" 93/82;="" bi="" 0,90/0,63)="" obejmującego="" wszystkie="" oprócz="" dwóch="" wspomnianych="" wcześniej="" przynależności="" c.="" violacea.="" w="" przeciwieństwie="" do="" c.="" violacea,="" gdzie="" podział="" geograficzny="" na="" szeroko="" rozpowszechniony="" klad="" (mp="" 53/70;="" ml="" 84/85;="" bi="" 0,92/0,59)="" i="" wyłącznie="" klad="" marokański="" (mp="" 92/93;="" ml="" 99/99;="" bi="" 1="" .00/0,95),="" struktura="" filogenetyczna="" i="" geograficzna="" c.="" lutea="" sl="" i="" c.="" phelypaea="" była="" ograniczona.="" pozostałe="" przynależności="" c.="" lutea="" (wszystkie="" z="" afryki="" zachodniej)="" oraz="" c.="" brunneri="" (w="" tym="" tylko="" jedno="" przystąpienie)="" stanowiły="" stopień="" u="" podstawy="" kladu="" j="" ze="" względu="" na="" pozycję="" przynależności="" c.="" lutea="" z="" nigru="" (ed726)="" poza="" granicami="" klad="" (mp="" 94/60,="" ml="" 95/69;="" bi="" 1.00/0.99)="" utworzony="" przez="" inne="" akcesje.="" wnioskowanie="" o="" tej="" klasie="" c.="" lutea="" było="" prawdopodobnie="" spowodowane="" rozbieżnościami="" między="" danymi="" plastydu="" i="" its.="" w="" szczególności,="" z="" danych="" plastydowych,="" te="" przynależności="" c.="" lutea="" plus="" c.="" brunneri="" zostały="" wywnioskowane="" jako="" blisko="" spokrewnione="" z="" c.="" violacea="" i="" innymi="" przynależnościami="" c.="" lutea="" (rysunek="" uzupełniający="" s1),="" tj.="" jak="" w="" danych="" połączonych,="" podczas="" gdy="" dane="" its="" umieściły="" je="" ,="" w="" nierozwiązanej="" pozycji,="" w="" kladzie="" z="" c.="" senegalensis="" i="" c.="" tubulosa="" z="" wyłączeniem="" innych="" członków="" kladu="" j="" (rysunek="" uzupełniający="">

4. Dyskusja

W najnowszej monografii rodzajuCistancheBeck-Mannagetta (1930) wyróżnił cztery grupy (jako sekcje taksonomiczne) różniące się cechami kielicha i liczbą bracteoli. Z wyjątkiem monospecyficznej sekty C. Substancja (klad wschodnioazjatycki), żadna z sekcji Becka Mannagetty nie jest wspierana jako monofiletyczna. Zamiast tego gatunki C. sekta.Cistanchei C. ust. Heterocalyx jest wymieszany (w południowo-zachodniej Azji Clade i Widespread Clade) i pojedynczy gatunek C. sekta. Cistanchella jest parafiletyczna i zagnieżdżona w południowo-zachodniej Azji. Czwarta główna linia rodowa (klad północno-zachodniej Afryki), reprezentowana tutaj przez gatunek do opisania, który jest morfologicznie zbliżony do C. mauritanica, tradycyjnie umieszczanego w sekcie C.Cistanchenie został zidentyfikowany w żadnej z poprzednich klasyfikacji

Zidentyfikowane tutaj cztery główne linie rodowe można również scharakteryzować morfologicznie. W szczególności jedyny gatunek kladu wschodnioazjatyckiego, C. Sinensis, jest jedynymCistanchegatunki z głęboko naciętym czterodzielnym kielichem, podczas gdy wszystkie inne mają (co najmniej) pięć w większości zrośniętych płatów kielicha (ryc. 2). Gatunki kladu rozłożystego mają nagie łodygi, przylistki i kielichy, podczas gdy klady południowo-zachodniej Azji i północno-zachodniej Afryki są przynajmniej częściowo owłosione (odpowiednio wełniste lub lanuginoza w porównaniu z pajęczynówką-lanuginozą) (ryc. 2). Wreszcie, członkowie kladu północno-zachodniej Afryki mają gęsto pajęczynówkowo-lanuginozowe indumentum i szerokie romboidalne przylistki, których nie ma w południowo-zachodniej Azji kladu (ryc. 2). Wcześniej podkreślane znaki, tj. liczba bracteoli (jedna lub żadna w C. sekta.Cistanchellaw porównaniu do dwóch we wszystkich pozostałych sekcjach) oraz kształt płatków kielicha (mniej lub bardziej głęboko oddzielone i nierówne płatki w sekcie C. Heterokaliks w porównaniu z płytko oddzielonymi i równymi płatami w sekcie C.Cistanche), nie odzwierciedlają głębszych podziałów i, przynajmniej w przypadku kształtu płatów kielicha, wydają się wyewoluować niezależnie co najmniej dwa razy.

Kilka z obecnie uznanych gatunków nie jest uznanych za monofiletyczne (ryc. 1), co nie ogranicza się do taksonomicznie trudnych taksonomicznie, takich jak C. lutea lub C. tubulosa, ale także do taksonów uważanych za taksonomicznie nieproblematyczne, takich jak C. ridgewayana sl lubCistanchefissa sl (tu reprezentowana przez C. aff. fissa 1 i 2). Rozbieżność między jednostkami taksonomicznymi i filogenetycznymi może być spowodowana kilkoma, nie wykluczającymi się wzajemnie czynnikami, w tym błędną identyfikacją gatunków, brakiem taksonomicznego rozpoznawania jednostek zróżnicowanych morfologicznie i/lub geograficznie, hybrydyzacją i płytką dywergencją (szybkie promieniowanie). Błędna identyfikacja gatunków jest prawdopodobnie przyczyną położenia dwóch przyłączeń C. tubulosa (GB1 i GB2) zagnieżdżonych w C. laxiflora (ryc. 1). Potwierdzenia tych wstąpień nie były dla nas dostępne do rewizji, ale, jak sądzimy z obrazów internetowych, rośliny z sąsiednich obszarów na środkowych pustyniach Chin morfologicznie zgadzają się z C. laxiflora subsp. laxiflora (białe rurki korony z jasnofioletowymi płatkami zamiast jasnożółtego do ciemnożółtego u C. tubulosa). Gatunek ten nie został odnotowany w Chinach, gdzie rośliny należące do tego taksonu są wymienione albo pod C. tubulosa (Zhang, 1990), albo, ostatnio, pod C. mongolica (Zhang i Tzvelev, 1998). Brak rozpoznania taksonomicznego zróżnicowanych morfologicznie i/lub geograficznie linii genetycznych wydaje się dotyczyć zarówno gatunków parafiletycznych, jak C. ridgewayana sl i C. aff. fissa, a także gatunków monofiletycznych o silnej budowie filogenetycznej, takich jak C. Flava. W każdym z tych przypadków grupy ograniczone filogenetycznie różnią się morfologicznie i geograficznie, dlatego też zasługują na uznanie taksonomiczne (szczegółowe opracowanie taksonomiczne zostanie podane w kolejnej publikacji). Zarówno błędna identyfikacja gatunków, jak i niewystarczająca rozdzielczość taksonomiczna są powszechnymi problemami u holopasożytniczych Orobanchaceae, w szczególności w Orobanche i rodzajach pokrewnych (Manen et al., 2004; Schneeweiss et al., 2004a; Schneeweiss et al., 2009; Schneeweiss, 2013).

Hybrydyzacja jest powszechnym zjawiskiem w roślinach kwitnących (Rieseberg i Carney, 1998; Payseur i Rieseberg, 2016) i została również zgłoszona dlaCistanche. Dokładniej, Beck-Mannagetta (1930) opisał hybrydy między C. lutea (jako C. tinctoria f. lutea) i C. violacea jako niehogatunki, C. hybrid. Te hybrydy mogą być morfologicznie pośrednie, jak w przypadku dostępu ED686, lub mogą przypominać jednego z rodziców, jak w przypadku dostępu ED1012; ta ostatnia przynależność została pierwotnie określona jako C. violacea, ale po ponownym zbadaniu, sprowokowana jej pozycją filogenetyczną w obrębie C. lutea sl, również okazała się hybrydą. Zakładając matczyne dziedziczenie genomu plastydowego (jak pokazano dla Orobanchaceae Rhinanthus angustifolius: Vrancken i Wesselingh, 2010) wCistanche, obecność matczynego rybotypu ITS w hybrydowej wersji dostępowej ED686 (nie jest dostępna dla dostępowej ED1012) byłaby zgodna z tworzeniem hybryd i/lub krzyżówek wstecznych późniejszych generacji, co skutkuje wychwytywaniem plastydu. Wychwytywanie plastydów może również wyjaśnić rozbieżności między markerami jądrowymi i plastydowymi. Na przykład C. aff. tubulosa z Półwyspu Arabskiego, różniąca się morfologicznie kilkoma cechami od szeroko rozpowszechnionego C. tubulosa, utworzyła klad zbliżony do C. senegalensis w zestawie danych ITS, ale został podzielony na dwa różne klady w plastydzie i połączony zestaw danych grupujący się z C. senegalensis (klad H) lub przystąpień C. tubulosa subsp. tubulosa (klad I; zarówno C. senegalensis, jak i C. tubulosa subsp. tubulosa występują również na Półwyspie Arabskim).

Alternatywą dla introgresji w celu wyjaśnienia rozbieżności między pozycjami filogenetycznymi wywnioskowanymi na podstawie danych jądrowych i plastydowych jest niekompletne sortowanie linii, które w różny sposób wpłynie na genomy jądrowe i plastydowe ze względu na różnice w ich efektywnych rozmiarach populacji (w genomach plastydowych tylko o połowę mniejszych niż w genomach jądrowych w grupa jednopienna, taka jakCistanche). Oczekuje się, że niekompletne sortowanie linii będzie szczególnie istotne w przypadku płytkiej dywergencji i szybkiego promieniowania (Maddison i Knowles, 2006), co najwyraźniej ma miejsce w przypadku kladu Widespread, gdzie klad składający się z kladów G do J charakteryzuje się krótkimi długościami gałęzi (rys. 1). Niepełne sortowanie linii może być odpowiedzialne za brak zróżnicowania molekularnego i/lub spójności morfologicznie zróżnicowanych linii w obrębie C. lutea sl (tj. C. aff. lutea 1 i C. aff. lutea 2). Rozplątanie niepełnego sortowania linii od introgresji będzie wymagało metod opartych na koalescencji (Blanco-Pastor et al., 2012), najlepiej obejmujących dane filogenomii jądrowej (Bravo et al., 2019), które przy braku solidnych ram taksonomicznych i wystarczająco obszernych danych nie są możliwe jeszcze.

Specjalizacja gospodarza jest ważną siłą ewolucyjną u holopasożytniczych Orobanchaceae (Schneider et al., 2016).CistancheWydaje się jednak, że stanowi wyjątek, ponieważ wiele gatunków znaleziono w kilku rodzinach roślin, najczęściej Amaranthaceae (w tym Chenopodiaceae) i Polygonaceae, ale także Fabaceae, Zygophyllaceae, Tamaricaceae, Rosaceae, Nitrariaceae i Salvadoraceae. Podobnie jak w Orobanche (Manen et al., 2004), tego samego gospodarza może dzielić kilka niespokrewnionychCistanchegatunek (np. Haloxylon ammodendron jest żywicielem C. deserticola z kladu południowo-zachodniej Azji i C.phelypaea z kladu Widespread). Przypadki domniemanej specjalizacji żywiciela (np. C. senegalensis głównie na Acacia/Fabaceae; głównie Fabaceae jako żywicieli dla C. Flava subsp. nov. versus głównie Calligonum bungei/Polygonaceae dla C. Flava subsp. Flava) mogą odzwierciedlać liczebność odpowiedniego żywiciela gatunek, a nie rzeczywistą specjalizację gospodarza. Przetestowanie jakiejkolwiek roli specjalizacji żywiciela w dywersyfikacji Cistanche będzie wymagało dobrze rozwiniętej filogenezy gatunku i wystarczająco szczegółowych danych o żywicielu.5. Wnioski

Jest to pierwsza kompleksowa molekularna analiza filogenetyczna rodzaju roślin holopasożytniczychCistanche, szeroko rozpowszechniony w suchych regionach Starego Świata. Cztery główne klady wewnątrzCistanchezostały zidentyfikowane, że tylko częściowo odpowiadają tradycyjnie uznanym odcinkom (Beck Mannagetta, 1930) i ogólnie wykazują silny komponent geograficzny. Podczas gdy klad południowoazjatycki wykazuje silną strukturę filogenetyczną wśród gatunków i częściowo w obrębie gatunków (klad wschodnioazjatycki i północno-zachodni afrykański są monospecyficzne), rozdzielczość filogenetyczna w obrębie kladu szeroko rozpowszechnionego jest często niska i utrudniona przez rozbieżności między markerami jądrowymi i plastydowymi, które przynajmniej częściowo jest wynikiem hybrydyzacji/introgresji i/lub niekompletnego sortowania linii. Molekularne dowody filogenetyczne i wyniki ponownej oceny morfologicznejCistanchegatunki wskazują, że różnorodność gatunkowa wCistanchejest obecnie niedoszacowany (patrz taksony oznaczone w tekście jako sp. nov. lub subsp. nov.). Chociaż niektóre gatunki nadal muszą być włączone do jakichkolwiek molekularnych badań filogenetycznych (np. C. mauritanica) i potrzebne będą dodatkowe markery w celu rozwiązania wszystkich relacji gatunkowych, przedstawione tutaj solidne hipotezy filogenetyczne stanowią cenną podstawę dla bieżących badań cytogenetycznych, taksonomicznych i biogeograficznych. badania w tym rodzaju.

cistanche bienfaits

Finansowanie

Prace te były częściowo wspierane przez SYNTHESYS finansowane przez Wspólnotę Europejską w ramach Działania na rzecz Infrastruktury Badawczej w ramach programu „Możliwości” 7PR w Real Jardín Botánico (ES-TAF-1663). Dziękujemy Uniwersytetowi w Bonn, OeAD (Österreichische Austauschdienst) i DAAD (Deutscher Akademischer Austauschdienst) za wsparcie finansowe.

Oświadczenie o wkładzie autorskim CRediT

Najibeh Ataei: Konceptualizacja, Kuratorstwo danych, Analiza formalna, Pozyskiwanie funduszy, Dochodzenie, Administracja projektu, Wizualizacja, Pisanie - wersja oryginalna, Pisanie - recenzja i edycja. Gerald M. Schneeweiss: Konceptualizacja, nadzór, pisanie - recenzja i edycja. Miguel Angel García: Zasoby. Michael Krug: Analiza formalna. Marcus Lehnert: Pisanie - oryginalny szkic. Jafar Valizadeh: Zasoby. Dietmar Quandt: konceptualizacja, analiza formalna, administracja projektu, zasoby, nadzór, pisanie - przegląd i edycja

Podziękowanie

Dziękujemy Edit Korpinos, która służyła pomocą w laboratorium Jodrell w Kew oraz kuratorom zielnika (TARI, BM, IRAN, BONN, USB, P, TUH, E, W, KAS, MSB, K, B, G, PEY , M, UG, BR, GUH, MA, WU) do wysyłania pożyczek i zdjęć. Dziękujemy Susann Wicke za zaprojektowanie podkładu i wsparcie laboratoryjne. Dziękujemy doktorowi Hosseinowi Akhani z TehranUniversity i pani Robabeh Shahi Shavvon z Gilan University za dostarczenie materiału DNA z Iranu. Jesteśmy wdzięczni dr FedericoLuebert i Julianie Chacon z Nees Institute za ich pomocne uwagi.

Bibliografia:

Álvarez, I., Wendel, JF, 2003. Sekwencje rybosomalne ITS i wnioskowanie filogenetyczne roślin. Mol. Filogenet. Ewol. 29, 417–434. https://doi.org/10.1016/S1055-7903(03)00208-2.
Bailey, CD, Carr, TG, Harris, SA, Hughes, CE, 2003. Charakterystyka polimorfizmu, paralogii i pseudogenów okrytozalążkowych nrDNA. Mol. Filogenet. Ewol. 29, 435–455.
Baldwin, BG, Sanderson, MJ, Porter, JM, Wojciechowski, MF, Campbell, CS, Donoghue, MJ, 1995. Region ITS jądrowego rybosomalnego DNA: cenne źródło dowodów na filogenezę okrytozalążkowych. Anny. Bot z Missouri. Gard. 82, 247-277.
Beck-Mannagetta, G., 1930. Orobanchaceae, w: Engler, A. (red.), Das Pflanzenreich IV. 261. Wilhelm Engelmann, Lipsk, s. 1–348.
Bennett, JR, Mathews, S., 2006. Filogeneza pasożytniczej rodziny roślin Orobanchaceae wywnioskowana z fitochromu A. Am. J. Bot. 93, 1039-1051.
Blanco-Pastor, JL, Vargas, P., Pfeil, BE, 2012. Symulacje koalescencyjne ujawniają hybrydyzację i niekompletne sortowanie linii w śródziemnomorskiej Linaria. PLoS ONE 7 (6), e39089.
Borsch, T., Quandt, D., 2009. Dynamika mutacji i użyteczność filogenetyczna niekodującego chloroplastowego DNA. System roślin. Ewol. 282, 169-199.

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

B., Pfeil, B., Schliep, A., Wahlberg, N., Werneck, FP, Wiedenhoeft, J., WillowsMunro, S., Edwards, SV, 2019. Obejmowanie heterogeniczności: połączenie Drzewa Życia i przyszłości filogenomika. PeerJ 7, e6399.

Doyle, JJ, Doyle, J., 1987. Szybka procedura izolacji DNA dla małych ilości świeżej tkanki liściowej. Fitochem. Byk. 19, 11-15.
N. Ataei i in. Filogenetyka molekularna i ewolucja 151 (2020) 106898 8
Felsenstein, J., 1981. Drzewa ewolucyjne z sekwencji DNA: podejście maksymalnego prawdopodobieństwa. J. Mol. Ewol. 17, 368-376.
Felsenstein, J., 1985. Granice ufności dotyczące filogenezy: podejście wykorzystujące metodę bootstrap. Ewolucja 39, 783-791.
Fu, W., Liu, X., Zhang, N., Song, Z., Zhang, W., Yang, J., Wang, Y., 2017. Testowanie hipotezy o wielu przyczynach holopasożytnictwa u Orobanchaceae: dowody filogenetyczne z dwóch ostatnich nieumieszczonych rodzajów holopasożytniczych, Gleadovia i
Facelantus. Przód. Roślina 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. IdentyfikacjaCistanchegatunek (Orobanchaceae) na podstawie sekwencji regionu międzygenowego plastydu psbA-trnH. Acta Pharmaceut. Grzech. 45, 126–130.
Huelsenbeck, JP, Ronquist, F., 2001. MRBAYES: Bayesowskie wnioskowanie drzew filogenetycznych. Bioinformatyka 17, 754–755.
Kress, WJ, Wurdack, KJ, Zimmer, EA, Weigt, LA, Janzen, DH, 2005. Wykorzystanie kodów kreskowych DNA do identyfikacji roślin kwitnących. Proc. Natl. Acad. Nauka. USA 102, 8369-8374.

Li, X., Feng, T., Randle, C., Schneeweiss, GM, 2019. Zależności filogenetyczne w Orobanchaceae wywnioskowane z niskokopiowanych genów jądrowych: konsolidacja głównych kladów i identyfikacja nowej pozycji niefotosyntetycznego kladu Orobanche siostra wszystkich innych pasożytniczych Orobanchaceae. Przód. Roślina Sci. 10, 902.

Li, X., Jang, T.-S., Temsch, EM, Kato, H., Takayama, K., Schneeweiss, GM, 2017. Dane molekularne i kariologiczne potwierdzają, że enigmatyczny rodzaj Platypholis z Bonin-Islands (SE Japonia ) jest filogenetycznie zagnieżdżony w Orobanche
(Orobanchaceae). J. Roślina. 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. Kompletna sekwencja genomu chloroplastów holopasożytaCistanchedeserticola (Orobanchaceae) ujawnia utratę genów i gen horyzontalny
przeniesienie z gospodarza 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. Różnorodne trajektorie degradacji plastomu u holopasożytówCistanchei genomiczna lokalizacja utraconych genów plastydów. J. Eksp. Nerw. 71, 877-892.
Maddison, W., Knowles, LL, 2006. Wnioskowanie filogenezy pomimo niepełnego sortowania linii. Syst. Biol. 55, 21–30.
Manen, J.-F., Habashi, C., Jeanmonod, D., Park, J.-M., Schneeweiss, GM, 2004. Filogeneza i zmienność wewnątrzgatunkowa holopasożytniczych Orobanche (Orobanchaceae) wywnioskowane z sekwencji plastydowych rbcL. Mol. Filogenet. Ewol. 33, 482–500.
McNeal, JR, Bennett, JR, Wolfe, AD, Mathews, S., 2013. Filogeneza i pochodzenie holopasożytnictwa u Orobanchaceae. Jestem. J. Bot. 100, 971-983.
Müller, J., Müller, KF, Neinhuis, C., Quandt, D., 2006. PhyDE – edytor danych filogenetycznych. http://www.phyde.de (dostęp 2. kwietnia 2019).
Müller, K., 2004. Obliczanie PRAP obsługi Bremera dla dużych zbiorów danych. Mol. Filogenet. Ewol. 31, 780–782.
Müller, K., 2005. SeqState: projektowanie starterów i statystyki sekwencji dla filogenetycznych zestawów danych DNA. Zał. Bioinform. 4, 65–69.
Nixon, KC, 1999. Ratchet parsimony to nowa metoda szybkiej analizy parsimony. Kladystyka 15, 407-414.
Olsson, S., Buchbender, V., Enroth, J., Hedenäs, L., Huttunen, S., Quandt, D., 2009. Analizy filogenetyczne ujawniają wysoki poziom polifilii wśród linii pleurokarpowych oraz nowych kladów. Bryolog 112, 447-466.
Park, J.-M., Manen, J.-F., Colwell, AE, Schneeweiss, GM, 2008. Plastydowa filogeneza genów niefotosyntetycznego pasożytniczego Orobanche (Orobanchaceae) i pokrewnych rodzajów. J. Plant Res. 121, 365-376.
Payseur, BA, Rieseberg, LH, 2016. Genomowe spojrzenie na hybrydyzację i specjację. Mol. Ek. 25, 2337-2360.
Quandt, D., Müller, K., Huttunen, S., 2003. Charakterystyka regionu psbTH DNA chloroplastów i wpływ symetrycznych elementów diad na rekonstrukcje filogenetyczne. Biol roślinny. 5, 400–410. https://doi.org/10.1055/s-2003-42715.
Rambaut, A., Drummond, AJ, Xie, D., Baele, G., Suchard, MA, 2018. Podsumowanie a posteriori w filogenetyce bayesowskiej przy użyciu Tracer 1.7. Syst. Biol. 67, 901-904.

Rieseberg, LH, Carney, SE, 1998. Hybrydyzacja roślin. Nowy fitol. 140, 599–624.

Rodrigues, AG, Colwell, AEL, Stefanovic, S., 2011. Systematyka molekularna pasożytniczego rodzaju Conopholis (Orobanchaceae) wywnioskowana z sekwencji plastydowych i jądrowych. Jestem. J. Bot. 98, 896-908.
Ronquist, F., Huelsenbeck, JP, 2003. MrBayes 3: Bayesowskie wnioskowanie filogenetyczne w modelach mieszanych. Bioinformatyka 19, 1572-1574.
Schneeweiss, GM, 2013. Związki filogenetyczne i trendy ewolucyjne w Orobanchaceae, w Joel, DM, Gressel, J., Musselman, LJ (red.), Pasożytnicze Orobanchaceae. Springer, Berlin Heidelberg, s. 243-265.
Schneeweiss, GM, Colwell, A., Park, J.-M., Jang, C.-G., Stuessy, TF, 2004a. Filogeneza holopasożytniczego Orobanche (Orobanchaceae) wywnioskowana z sekwencji jądrowych ITS. Mol. Filogenet. Ewol. 30, 465-478.
Schneeweiss, GM, Frajman, B., Dakskobler, I., 2009. Orobanche lycoctoni Rhiner (Orobanchaceae), słabo poznany gatunek flory środkowoeuropejskiej. Candollea 64, 91–99.
Schneeweiss, GM, Palomeque, T., Colwell, AE, Weiss-Schneeweiss, H., 2004b. Liczby chromosomów i ewolucja kariotypu u holopasożytniczych Orobanche (Orobanchaceae) i rodzajów pokrewnych. Jestem. J. Bot. 91, 439-448.
Schneider, AC, Colwell, AEL, Schneeweiss, GM, Baldwin, BG, 2016. Tajemnicza, specyficzna dla gospodarza różnorodność wśród zachodnich półkulowych broomrapes (Orobanche sl, Orobanchaceae). Anny. Nerw. 118, 1101-1111.
Simmons, MP, Ochoterena, H., 2000. Luki jako znaki w analizach filogenetycznych opartych na sekwencji. Syst. Biol. 49, 369-381.
Stamatakis, A., 2014. RAxML wersja 8: Narzędzie do analizy filogenetycznej i postanalizy dużych filogenezy. Bioinformatyka 30, 1312–1313.
Stöver, BC, Müller, KF, 2010. TreeGraph 2: łączenie i wizualizacja dowodów z różnych analiz filogenetycznych. BMC Bioinf. 11, 7.
Sun, ZY, Song, JY, Yao, H., Han, JP, 2012. Identyfikacja molekularnaCistanchesHerba i jej domieszki oparte na sekwencji nrITS2. J. Med. Zakład Res. 6, 1041-1045.

Swofford, DL, 1999. PAUP*4.0 Beta dla Macintosh: Analiza filogenetyczna przy użyciu Parsimony. Sinauer Associates, Sunderland, MA.

Taberlet, P., Gielly, L., Pautou, G., Bouvet, J., 1991. Uniwersalne startery do amplifikacji trzech niekodujących regionów chloroplastowego DNA. Roślina Mol. Biol. 17, 1105–1109. Tomari, N., Ishizuka, Y., Moriya, A., Kojima, S., Deyama, T., Coskun, M., Tu, P.,

Mizukami, H., 2003. Badania farmakognostyczne Cistanchis Herba (IV) związku filogenetycznegoCistancherośliny oparte na genie plastydu rps2 i sekwencji międzygenowego regionu rozdzielającego rpl16-rpl14. Natura. Med. 57, 233-237.
Tomari, N., Ishizuka, Y., Moriya, A., Kojima, S., Deyama, T., Mizukami, H., Tu, P., 2002. Badania farmakognostyczne Cistanchis Herba (III) związku filogenetycznegoCistancherośliny oparte na plastydowym genie rps2 i międzygenowych sekwencjach rozdzielających rpl16-rpl14. Biol. Farmacja Byk. 25, 218–222.
Vrancken, J., Wesselingh, RA, 2010. Dziedziczenie genomu chloroplastów u Rhinanthus angustifolius (Orobanchaceae). Roślina Ek. Ewol. 143, 239-242.
Wang, X.-Y., Xu, R., Chen, J., Song, J.-Y., Newmaster, SG, Han, J.-P., Zhang, Z., Chen, S.-L. , 2018. WykrycieCistanchesProdukty lecznicze Herba (Rou Cong Rong) wykorzystujące specyficzne dla gatunku sygnatury nukleotydowe. Przód. Roślina Sci. 9, 1643.

Weiss-Schneeweiss, H., Greilhuber, J., Schneeweiss, GM, 2006. Ewolucja wielkości genomu u holopasożytniczych Orobanche (Orobanchaceae) i pokrewnych rodzajów. Jestem. J. Bot. 93, 148-156.

Westwood, JH, Yoder, JI, Timko, MP, dePamphilis, CW, 2010. Ewolucja pasożytnictwa u roślin. Trendy Roślin Sci. 15, 227–235.

White, T., Bruns, T., Lee, S., Taylor, J., 1990. Amplifikacja i bezpośrednie sekwencjonowanie grzybowych genów rybosomalnego RNA dla filogenetyki. W: Innis, M., Gelfand, D., Shinsky, J., White, T. (red.), Protokoły PCR: przewodnik po metodach i zastosowaniach. Akademicki

Press, Londyn, s. 315–322.
Wicke, S., 2013. Ewolucja genomowa u Orobanchaceae. W: Joel, DM, Gressel, J., Musselman, LJ (red.), Pasożytnicze Orobanchaceae. Springer, Berlin Heidelberg, s. 267-286.
Wicke, S., Müller, KF, dePamphilis, CW, Quandt, D., Wickett, NJ, Zhang, Y., Renner,
SS, Schneeweiss, GM, 2013. Mechanizmy funkcjonalnej i fizycznej redukcji genomu fotosyntetycznych i niefotosyntetycznych roślin pasożytniczych z rodziny broomrape. Komórka roślinna 25, 3711-3725.
Wicke, S., Müller, KF, dePamphilis, CW, Quandt, D., Bellot, S., Schneeweiss, GM, 2016. Mechaniczny model zmienności tempa ewolucyjnego w drodze do niefotosyntetycznego stylu życia u roślin. Proc. Natl. Acad. Nauka. 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 Transkryptomy pasożytniczej rodziny roślin Orobanchaceae ujawniają zaskakującą ochronę chlorofilu

synteza. Aktualn. Biol. 21, 2098–2104.
Wolfe, AD, Randle, CP, Liu, L., Steiner, KE, 2005. Filogeneza i biogeografia Orobanchaceae. Folia Geobot. 40, 115–134.
Worberg, A., Quandt, D., Barniske, A.-M., Löhne, C., Hilu, KW, Borsch, T., 2007. Filogeneza bazal eudicots: spostrzeżenia z niekodującego i szybko ewoluującego DNA. Organ. Nie jeden. Ewol. 7, 55–77.
Young, ND, Steiner, KE, dePamphilis, CW, 1999. Ewolucja pasożytnictwa u Scrophulariaceae/Orobanchaceae: plastydowe sekwencje genów obalają ewolucyjne serie przejściowe. Anny. Bot z Missouri. Gard. 86, 876–893.
Zhang, ZY, 1990. Orobanchaceae, w: Wang, W. (red.), Flora Reipublicae Popularis Sinica, tom. 69. Pekin, Science Press, s. 69–124.
Zhang, ZY, Tzvelev, NN, 1998. Orobanchaceae, w: Wu, ZY, Raven, PH (red.), Flora of China, tom. 18 (Scrophulariaceae do Gesneriaceae). Science Press, Pekin i Missouri Botanical Garden Press, St. Louis, MI, s. 229–243.
Zheng, S., Jiang, X., Wu, L., Wang, Z., Huang, L., 2014. Chemiczna i genetyczna dyskryminacjaCistanchesHerba oparta na UPLC-QTOF/MS i kodowaniu kreskowym DNA. PLoS ONE 9 (5), e98061.