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杨柳科(Salicaceae)是一个分布范围十分广泛的开花植物类群。从传统分类学角度,杨柳科包括杨属(Populus L.)和柳属(Salix L.),即狭义杨柳科(Salicaceae sensu stricto)。随着分子生物学以及测序技术的发展,杨柳科经过被子植物系统发育研究组(Angiosperm phylogeny group)一系列修订之后,大风子科(Flacourtiaceae)的大部分物种和杯盖花科(Scyphostegiaceae)物种与狭义杨柳科合并,根据命名法的优先原则,合并后的类群采用Salicaceae这一拉丁名。在过去,大多数研究关注于杨属和柳属的系统发育关系,而其他属的属间系统发育关系研究较少,并且其他属的叶绿体基因组数据也相对匮乏。因此,本研究首先利用全基因组测序技术以及生物信息学技术,对杨柳科不同属的4个物种进行测序及组装,对其叶绿体基因组的结构、大小、基因顺序、基因数量、GC含量进行分析。利用本研究组装的叶绿体基因组以及已公布的杨柳科叶绿体基因组数据,以大戟科(Euphorbiaceae)的橡胶树(Hevea brasiliensis(Willd.ex A.Juss.)Muell.Arg.)作为外类群,构建叶绿体基因组系统发育树,从基因组水平初步验证杨柳科部分属间的系统发育关系。其次,基于狭义杨柳科的15对单拷贝核基因位点,为杨柳科17个属开发设计单拷贝核基因引物,用于后续系统发育分析。最后基于9个叶绿体片段以及5对新开发的单拷贝核基因片段,以青钟麻科(Achariaceae)的泰国大风子(Hydnocarpus anthelminthicus Pierre ex Laness.)、印度大风子(Hydnocarpus borneensis Sleumer.)、马蛋果(Gynocardia odorata Roxb.)作为外类群,利用最大似然法、最大简约法以及贝叶斯方推断法对杨柳科17个属的物种分别构建系统发育树,对叶绿体基因树与核基因树进行对比分析。主要研究结果如下:(1)以刺篱木(Flacourtia indica(Burm.f.)Merr.)叶绿体基因组为参考基因组,得到天料木(Homalium cochinchinense(Lour.)Druce.)、山桂花(Bennettiodendron leprosipes(Clos)Merr.)、柞木(Xylosma congesta(Lour.)Merr.)、云南刺篱木(Flacourtia jangomas(Lour.)Raeusch.)这4个物种完整的叶绿体基因组。基因组结构皆为四分体结构,包括一个大单拷贝区、一个小单拷贝区、两个反向重复区。4个叶绿体基因组在大小、基因数量,基因顺序和GC含量方面都具有相似性。以邻接法构建的叶绿体基因组系统发育树上,山桂花与山桐子(Idesia polycarpa Maxim.)聚为一个分支,初步验证为杨属柳属的近缘属。(2)基于15对狭义杨柳科单拷贝核基因位点,开发了5对在杨柳科17个属中扩增能力强、通用性较高的单拷贝核基因引物。利用箣柊属(Scolopia Schreb)的20个箣柊(Scolopia chinensis(Lour.)Clos)个体,对5对新引物进行了核苷酸多样性分析以及中性检验。单倍型数目(H)为3～9个,分离位点(S)为2～9个,平均核苷酸差异数(κ)为0.644～2.278,核苷酸多样性π,θw分别为0.00104～0.00451,0.00121～0.00475。表明这5对单拷贝核引物在箣柊中遗传多样性较高,中性检验结果表明所选位点符合中性进化假设,适合于后续系统发育分析研究。(3)3种方法构建的系统发育树拓扑结构基本一致,只在部分分支存在差别。结合两棵系统发育树发现山桐子属(Idesia Maxim.)、山桂花属(Bennettiodendron Merr.)、山拐枣属(Poliothyrsis Oliv.)、栀子皮属(Itoa Hemsl.)、以及中美洲的Olmediella Baill.与杨属柳属亲缘关系较近。山桐子属、山桂花属以及Olmediella与杨属柳属亲缘关系最近。山羊角树属(Carrierea Franch.)未在核基因树上表现出与杨属柳属较近的亲缘关系,推测可能与联合片段系统发育信息不足或者渐渗有关,需要进一步验证其系统发育关系。杨柳亚科(Salicoideae Arnott)、杯盖花亚科(Scyphostegioideae Revea)、榴冠树亚科(Samydoideae Reveal)物种分别在不同的分枝。结合形态学和分子学数据,本研究支持将杨柳科划分为3个亚科。杨属柳属物种分别聚在不同分支上,呈姐妹类群关系,验证了杨属柳属为单系起源。杨柳科刺篱木族(Flacourtieae)物种分别聚在不同分支上,验证了该族物种为非单系类群起源的结论,建议对刺篱木族物种重新进行分类。