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桫椤科(Cyatheaceae)是蕨类植物中十分独特的类群,该科内物种多为大型树状蕨类,又因其茎、叶等部位常具有大量鳞片,所以又称为有鳞树蕨。桫椤科植物起源古老,种类繁多,多年来桫椤科植物的系统发育学问题也一直困扰着许多学者。随着现代分子生物学的发展,转录组测序技术或许有望为桫椤科植物的系统发育研究提供新的证据。单拷贝核基因具有许多有利于系统发育分析的特性,转录组测序技术作为一种功能强大、成本低廉的工具,开始越来越多地用于筛选大量单拷贝核基因标记。本研究的目的是在种和属的水平上,为桫椤科植物的系统发育鉴定高分辨率的单拷贝核酸位点,为桫椤科的分类提供新的数据资料,从而推进桫椤科植物的分类学研究。在本研究中,我们完成了桫椤科5个种的转录组测序,经过一系列的质控、组装和筛选,得到了818个单拷贝核基因的序列信息。针对这些单拷贝核基因序列,我们设计了58对引物,并从中筛选得到了12对扩增性好、测序成功率高的核基因位点。为了验证这些位点的在桫椤科系统发育分析中的表现,我们对桫椤科植物进行了一个大范围的采样,样品包括来自中国的58个居群,越南的37个以及印度尼西亚的1个居群,共计15个种96个居群,其中每个居群的个体数为1-14个,共计采样个体数为543个。从中我们选择了76个具有代表性的个体进行DNA的提取,并用筛选得到的12对引物对提取得到的DNA进行扩增。最后我们对拿到的序列数据进行了一系列的系统发育学分析,结果如下:(1)12个核酸位点的串联比对序列长度为8321 bp,其中7562个位点为保守位点,596个为简约性信息位点,163个位点为变异位点。(2)基于联合溯祖模型和串联模型的系统分析表明,支持将所有样本分为3个支,即Sphaeropteris,Alsophila,Gymnosphaera三支。(3)Gymnosphaera支可进一步分为四个亚支:I.包括大叶黑桫椤G.gigantea,光滑黑桫椤G.glabra,毛叶桫椤G.andersonii和喀西桫椤G.khasyana四个种的样品;II.粗齿桫椤G.denticulata和小黑桫椤G.metteniana两个种的样品;III,所有黑桫椤G.podophylla、白马黑桫椤G.bachmaensis以及未描述的Gymnosphaera属的样品;IV,萨氏黑桫椤G.salletii和滇南桫椤G.austroyunnanensis的样品。(4)BEAST分析结果表明,Cyatheaceae科的冠群年龄估计为89.2 Ma,在晚白垩世(95%HPD 58.1-101.6 Ma),之后Alsophila-Gymnosphaera在60.2 Ma(在古新世-始新世边界附近;95%HPD 42.2-71.8 Ma;图1)分离出来,Gymnosphaera支冠群年龄估计为11.8 Ma(中新世中期;95%HPD 6.0-16.2 Ma),而Alsophila支的冠群起源于晚中新世(6.7 Ma;95%HPD 2.8-10.8 Ma)。