המחקר על מינים של Cistanche

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

מכון Nees למגוון ביולוגי של צמחים, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Meckenheimer Allee 170, 53115 Bonn, Germany

ב המנהלת הכללית למכון המחקר החקלאי של אפגניסטן (ARIA), משרד החקלאות, השקיה ובעלי חיים, בדאם באג, קאבול, אפגניסטן

c המחלקה לחקר בוטניקה ומגוון ביולוגי, אוניברסיטת וינה, Rennweg 14, A-1030 וינה, אוסטריה

d המחלקה לביולוגיה, אוניברסיטת טורונטו במיססוגה, 3359 מיססוגה, קנדה

e Real Jardín Botánico, CSIC, Plaza de Murillo 2, 28014 מדריד, ספרד f המחלקה לביולוגיה, אוניברסיטת סיסטן ובלוצ'יסטן, זהידאן, איראן

איש קשר:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

תַקצִיר

קשרים פילוגנטיים של ובתוך שושלות טפיליות שאינן פוטוסינתטיות ידועים בצורה גרועה, מה שמשפיע לרעה על ההבנה שלנו לגבי צמחים טפילים. זה גם המקרה שלCistanche(Orobanchaceae), סוג של עולם ישן עם כשני תריסר מינים, שקשריהם טרם טופלו באמצעות גישות פילוגנטיות מולקולריות. כאן אנו מסיקים קשרים פילוגנטיים בתוך הסוג, תוך שימוש בדגימה רחבה מבחינה טקסונומית וגיאוגרפית המכסה את כל הקבוצות האינפראגנריות הנבדלות בעבר ואת רוב המינים המוכרים כיום. נותחה מטריצה ​​משולבת של שלושה סמני פלסטידים (trnL-trnF, כולל האינטררון trnL והמרווח הבין-גני (IGS), trnS-trnfM IGS, ו-psbA-trnH IGS) וסמן גרעיני אחד (ITS) באמצעות חסינות מקסימלית, סבירות מקסימלית , והסקת בייסיאנית.Cistancheמתחלק לארבעה קלידים הנתמכים היטב ומובחנים גיאוגרפית: קליד מזרח אסיה, קליד צפון מערב אפריקאי, קלייד דרום מערב אסיה וקלייד נרחב. מתוכם, רק הקלייד המזרח אסיאתי תואם לקטע טקסונומי שהוכר בעבר, בעוד שהאחרים מכילים חברים של שניים או שלושה חלקים (קלייד נרחב ודרום מערב אסיה קלייד, בהתאמה) או שלא הוכרו טקסונומית עד כה (קליד צפון-מערב אפריקאי) . בעוד שהקליד הדרום-מערבי-אסיאתי מציג מבנה פילוגנטי חזק בין מינים ובחלקו (הקליד המזרח-אסיאתי והקליד הצפון-מערבי האפריקאי הם חד-ספציפיים), הרזולוציה הפילוגנטית בתוך הקלייד הנרחבת היא לעתים קרובות נמוכה ונפגעת על ידי פערים בין סמנים גרעיניים לפלסידים. נתונים מולקולריים ומורפולוגיים מצביעים על כך שמגוון המינים ב-Cistanche אינו מוערך כיום.

מילות מפתח:Cistancheמארח, Orobanchaceae, טפיל, פילוגניה, סיסטמטיקה, טקסונומיה

אבקת תמצית Cistanche herba מבית Chengdu Wecistanche

1. הקדמה

ה-Orobanchaceae הם מערכת מודל מצוינת לחקר האבולוציה של טפיליות בצמחים והשינויים הפנוטיפיים והגנטיים הבסיסיים (Westwood et al., 2010, Wickett et al., 2011). הם גם דוגמה לאופן שבו נתונים מולקולריים שיפרו בהצלחה את ההבנה שלנו לגבי קשרים פילוגנטיים. בהתבסס על מחקרים מולקולריים, המסגרת המשפחתית השתנתה במידה ניכרת והקשרים הבין-גנריים שונו (Wolfe et al., 2005; Bennett and Mathews, 2006; Park et al., 2008; McNeal et al., 2013; Fu et al., 2017; Li et al., 2019). הניתוחים הפילוגנטיים הרחבים והמקיפים ביותר של Orobanchaceae עד כה הם על ידי McNeal et al. (2013), שהשתמשו במערך נתונים משולב של חמישה סמנים (גרעיניים: ITS, PHYA, PHYB; פלסטיד: matK ו-rps2) הכוללים יותר מ-50 סוגים של המשפחה. למרות התקדמות זו, סוגים רבים לא נכללו במחקרים מולקולריים ונשארו חסרי מקום (Schneeweiss, 2013). בנוסף, יחסים פילוגנטיים בתוך סוגים, במיוחד בקבוצות טפיליות לא-פוטוסינתטיות קשות מבחינה טקסונומית, נותרו נחקרו בצורה גרועה.

קבוצה הזקוקה לחקירה פילוגנטית יסודית יותר היא הסוג טפילי השורש הלא פוטוסינתטיCistanche. זהו אובייקט בעל פוטנציאל מתגמל לחקר האבולוציה של גנומים גדולים (כרומוזומים גדולים בהרבה ובהתאמה גודל גנום גדול בהרבה מאשר בשושלות קרובות: Schneeweiss et al., 2004b; Weiss-Schneeweiss et al., 2006; Wicke, 2013), אבולוציה רדוקטיבית של גנומים פלסטידים (Li et al., 2013; Wicke et al., 2013, 2016; Liu et al., 2020), או מגוון מינים וביוגיאוגרפיה באזורים צחיחים, אך כל אחת משדרות המחקר הללו מעכבות כיום על ידי עניים הבנה של יחסי המינים בשל היעדר נתונים פילוגנטיים יסודיים. המחקרים המעטים הכוללים את Cistanche מתמקדים באבולוציה של הגנום הפלסטידי (Li et al., 2013; Wicke et al., 2013, 2016) או ביחסי המינים המשמשים ברפואה סינית מסורתית (Tomari et al., 2002, 2003 ; Han et al., 2010; Sun et al., 2012; Zheng et al., 2014), והם מוגבלים מאוד מבחינה טקסונומית. כמו כן, מחקרים פילוגנטיים המכוונים לרמת המשפחה או המתמקדים בסוגים קשורים, כגון Orobanche, כוללים רק נציג אחד או מעטים שלCistanche(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). התוצאות שלהם מראות את זהCistancheקשור קשר הדוק לסוגים טפיליים אחרים שאינם פוטוסינתטיים, כגון Orobanche, Phelipanche, Conopholis או Epifagus (Clade III of McNeal et al., 2013; Orobanche-Phelipanche clade of Schneeweiss, 2013), אך המיקום הפילוגנטי המדויק שלו לא היה מיושב במלואו (Schneeweiss, 2013).

המונוגרפיה האחרונה של כל הסוג היא מאת בק-מנגטה (1930). בהתבסס על צורת הגביע ומספר הברקטאולים, הוא הבחין בארבעה חלקים: (i) C. sect.סיסטנצ'להעם המין הבודד C. ridgewayana; (ב) סי' כת. חומר עם המין היחידCistancheסיננסיס; (ג) סי' כת. Heterocalyx, בעל שלושה מינים (C. fissa, C. ambigua ו-C. rosea); (ד) סי' כת.Cistanche(שם כת שגוי בשם כת. Eucistanche מאת Beck Mannagetta, 1930) מכיל את 12 המינים הנותרים. טיפולים טקסונומיים מאוחרים יותר, בדרך כלל בהקשר של צמחייה לאומית, מוסיפים כמה מינים חדשים ומשנים חלקית הגדרות של מינים משתנים לעתים קרובות מבחינה מורפולוגית ובכך מורכבים מבחינה טקסונומית שכבר מוכרים על ידי BeckMannagetta (1930), כך שכיום מקובלים כ-26 מינים (The Plant List, http://www.theplantlist.org, הוערך ב-6 בדצמבר 2017). הסוג מופץ באופן נרחב באזורים צחיחים של העולם הישן מהאיים המקרונזיים ומערב אפריקה ועד למרכז ומזרח אסיה, עם מרכז מגוון המינים הגבוה ביותר בדרום מערב אסיה ובמזרח התיכון (בק-מנגטה, 1930). כמו סוגים אחרים שאינם פוטוסינתטיים של Orobanchaceae, Cistanche מתאפיין בהפחתה מורפולוגית, במיוחד של דמויות וגטטיביות (Rodrigues et al., 2011; Schneeweiss, 2013), כך שרוב הדמויות האבחוניות הן מהתפרחת והפרחים (צורה ואינדמנטום של פרחים). עלי-על ו-bracteoles, מבנה ואינדמנטום של הגביע, צבע הפרח, צורתו ואינדומנטום של האנדר), שחלקם נשמרים בצורה גרועה בדגימות עשבוניות. היעדר טיפול טקסונומי מקיף המכסה את כל המינים המוכרים כיום, ייצוג לקוי באוספים במיוחד מאזורים פחות נחקרים ומיעוט תווים מורפולוגיים שימושיים מבחינה טקסונומית תורמים לטקסונומיה הלא ידועה והלא מגובשת שלCistancheמִין.

במחקר זה, אנו מבססים קשרים פילוגנטיים בפניםCistancheכבסיס למערכת טקסונומית חיזוי פילוגנטי. לשם כך, אנו אוספים נתוני רצף מסמני פלסטידים המתפתחים במהירות ומבוססים, כמו גם רצפי ITS גרעיניים מתוך דגימה מקיפה מבחינה טקסונומית וגיאוגרפית ומנתחים את אלה באמצעות חסינות מקסימלית, סבירות מקסימלית ושיטות בייסיאניות. באופן ספציפי, אנו רוצים (i) לבחון השערות של קשרים המשתמעים מהסיווג של בק-מנגטה (1930), כלומר האם הקטעים שלו מהווים קבוצות מונופילטיות, ו-(ii) לבדוק האם מינים מורכבים מורפולוגית וטקסונומית כמו C. phelypaea ו-C טובולוזה יוצרות קבוצות טבעיות.

2. חומרים ושיטות

2.1. חומר צמחי

נכללו מאה שמונים ותשע דגימות (שנאספו לאחרונה, חומר עשבוני או רצפים מ-GenBank), המקבילות ל-17 שזוהו בעברCistancheמינים ועוד שבעה טקסיות של קבוצות חיצוניות (הצטרפות אחת של Conopholis Americana, Phelipanche cf. Iberica, שתי חיבורים של Orobanche cernua, אחת כל אחת של O. anatolica, O. densiflora ו-O. Transcaucasia). דגימה שלCistancheמכוון לכיסוי גיאוגרפי רחב לכל מין בסוג. זיהוי המינים התבסס על הטקסונומיה המשמשת בטיפולים מונוגרפיים ובצמחים (Beck Managetta, 1930; Zhang and Tzvelev, 1998), תוך ציון טיפוסים הסוטים מורפולוגית כ- species affinis ("שם מינים") או, כאשר התיאור של סוג חדש. תת-מינים צפויים (טיפול טקסונומי של כל הסוג נמצא בהכנה), כ"תת-מין נוב."; עבור דגימות מ-GenBank, שעבורן לא יכולנו לבדוק את שוברי העשבים, נשמר הייעוד הטקסונומי שבו השתמשו המחברים המקוריים. הטקסונים של קבוצת החוץ נבחרו בהתאם לידע הנוכחי שלנו על יחסים בתוך Orobanchaceae (Schneeweiss et al., 2004a; McNeal et al., 2013; Schneeweiss, 2013). מידע על המקום והשוברים, כולל מספרי הצטרפות ל-GenBank, ניתנים בטבלה משלימה S1.

2.2. בידוד ורצף DNA

מיצוי של DNA גנומי מרקמת קורולה מיובשת של סיליקה-ג'ל שזה עתה נאספה פעלה לפי פרוטוקול CTAB (Doyle and Doyle, 1987). רוב חומרי העשבונים בודדו או באמצעות ערכת ה-Dneasy Plant Mini Kit (Qiagen, Hilden, גרמניה) או באמצעות NucleoSpin Plant II (Macherey-Nagel, Düren, גרמניה). כ-50 מ"ג של חומר מיובש הומוגגו באמצעות טחנת מיקסר (Retsch MM200, Haan, גרמניה) ב-30 הרץ למשך 3 דקות ולאחר מכן דגירה במאגר מיצוי של 700 ul למשך שעה אחת לפחות ב-65 מעלות. לאחר מכן, נעשה שימוש בפרוטוקול CTAB או בפרוטוקולים שסופקו על ידי יצרני הערכה.

DNA גנומי אוחסן ב-80 מעלות ודילולים שימשו להגברה מאוחרת יותר. שלושה סמני פלסטיד (trnL-F, כולל האינטרון trnL וה-Intergenic spacer (IGS), trnS-FM IGS ו-psbA-trnH IGS), הממוקמים באזור העתק היחיד הגדול (LSC) של הגנום הפלסטידי, והגרעיני מרווחים פנימיים מתומללים (ITS1 ו-ITS2 בתוספת הגן 5.8S rDNA המתערב) נבחרו להסקת מסקנות פילוגנטיות. סמני הפלסטידים הוכחו שוב ושוב כמתאימים היטב למחקרים פילוגנטיים ברמת המין (Borsch and Quandt, 2009). בנוסף, psbA-trnH כבר שימש עבור ברקוד DNA של סיניתCistanchetaxa (Han et al., 2010; Sun et al., 2012; Zheng et al., 2014). אזור ה-ITS הגרעיני נבחר כסמן גרעיני קל זמין מבחינה טכנית, שלמרות מספר בעיות פוטנציאליות (Álvarez and Wendel, 2003) יושם בהצלחה במחקרים פילוגנטיים רבים תוך התמקדות ביחסי מינים (Baldwin et al., 1995; Álvarez and Wendel , 2003; Bailey et al., 2003) כולל Orobanche וסוגים קשורים (למשל, Schneeweiss et al., 2004a; McNeal et al., 2013). יתר על כן, ITS2 שימש גם עבור ברקוד DNA בCistanche(Han et al., 2010; Sun et al., 2012; Zheng et al., 2014; Wang et al., 2018). אזור trnL-F הוגבר באמצעות הפריימרים C ו-F (Taberlet et al. 1991). במקרים מסוימים, כמו עבור חומר ישן וכביכול מושפל, האזור הוגבר בשני מקטעים נפרדים, כלומר באמצעות זוג פריימר C ו-D (Taberlet et al., 1991) וזוג פריימר trnL460F (Worberg et al., 2007) ו F (Taberlet et al., 1991), בהתאמה. ה-trnS-trnfM IGS הוגבר באמצעות trnS(UAG)-pF1 (5′- ACTATACCGGTTTTCAAGGCCG-3′) ו-trnfM(CAU)-pR1 (5'-TAG AGC AGTTTGGTAGCTCGCA-3′; SCK; , Münster, pers. comm.), ה-psbAtrnH IGS באמצעות הפריימרים של Kress et al. (2005). פרופיל ה-PCR עבור סמני הפלסטידים כלל שלב דנטורציה ראשוני של 5 דקות ב-94 מעלות, ואחריו 30 מחזורים כל אחד עם דקה אחת ב-94 מעלות, דקה אחת ב-55 מעלות, 90 שניות ב-72 מעלות, ושלב התארכות אחרון של 7 דקה ב-72 מעלות. אזור ה-ITS הוגבר באמצעות הפריימרים ITS4 ו-ITS5 (White et al., 1990) עם פרופיל הגברה של 5 דקות ב-94 מעלות ואחריו 40 מחזורים כל אחד עם דקה אחת ב-94 מעלות, דקה אחת ב-48 מעלות עם זמן- עלייה של פלוס 4 שניות למחזור, 45 שניות ב-68 מעלות, ושלב הארכה אחרון של 7 דקות ב-68 מעלות. PCRs לא מוצלחים חזרו על עצמם באמצעות פריימרים פנימיים 5.8S106-R (5′- AGGCGCA ACTTGCGTTCAAA -3′) ו-5.8S32-F (5'-GCATCGATGAAGAACGT AGC-3′; D. l. Nickrent, Southern Illinois University, USA, pers. comm.) בשילוב עם הפריימרים החיצוניים המתאימים ITS5 ו-ITS4. תגובות PCR בוצעו בנפח של 25 ul וכללו 1.5 UGoTaq Flexi DNA פולימראז (Promega, מדיסון, ארה"ב), 0-0.2 M betaine monohydrate, 0.4 µM מכל פריימר קדימה והיפוך, 0.15 mM dNTPs (Carl Roth, Karlsruhe, גרמניה), 1 mM MgCl2 במאגר 1xGoTaq Flexi, 1 ul DNA גנומי בריכוז לא ידוע ומים. עבור חומרי עשב מושפלים מאוד נעשה שימוש ב-Rey-To-Go PCRBeads (Amersham-Pharmacia Biotech, Amersham, UK) בהתאם להוראות היצרן. כפי שנדרש בדרך כלל עבור מבודדי DNA של חומר עשבוני, נוספו תוספי PCR כגון 1 ul PVP-40(10-40 אחוז) ו/או 5 ul משפר תמיסת P (5×; PeqLab, Erlangen, גרמניה) התגובות על חשבון המים. מוצרי הגברה טוהרו בג'ל על גבי ג'ל אגרוז של 1 אחוז באמצעות ערכת לטיהור PCR של thePeqLab (Peqlab) או ערכת טיהור PCR מהירה (Qiagen). עבור מוצרי ITS-PCR מקוננים של < 300="" bp="" (הגברה="" מחומר="" עשבוני,="" שלעתים="" קרובות="" מזוהם="" בפטריות),="" נבחרו="" ריכוז="" ג'ל="" גבוה="" יותר="" (1.4="" אחוזים)="" וזמני="" ריצה="" ארוכים="" יותר.="" מוצרי="" pcr="" מנוקים="" עברו="" רצף="" על="" ידי="" macrogen="" (סיאול,="" קוריאה)="" עם="" הפריימרים="" להגברה="" והפריימרים="" הפנימיים="" הנוספים="" שהוזכרו="" לעיל,="" במידת="">

cistanche wirkung

2.3. יישור רצף, קידוד אינדל וניתוחים פילוגנטיים

רצפי DNA הורכבו ויושרו באמצעות PhyDE 0.97 (Müller et al., 2006). בעקבות Olsson et al. (2009), אזורים של הומולוגיה לא ודאית (נקודות חמות מוטציות) צוינו ב- PhyDE והוסרו מהניתוחים. היפוכים בודדו מיקום ביישור ונכללו כהשלמה הפוכה כפי שהוצע קודם לכן (Quandt et al., 2003; Borsch and Quandt; 2009). אינדל קודד באמצעות קידוד אינדל פשוט (SIC; Simmons and Ochoterena, 2000) כפי שיושם ב-SeqState 1.25 (Müller, 2005) ונוספו כמחיצת נתונים נוספת. בכל מטריצות הנתונים, פערי רצף טופלו כנתונים חסרים ועמדות מיושרות טופלו כמשוקללות שווה.

ניתוחים נערכו על שלושה מערכי נתוני רצף התואמים לסמני פלסטיד משורשרים, ITS ונתונים משולבים (סמנים פלסטיים וגרעינים משולבים), כל אחד עם או בלי אינדל, וכתוצאה מכך נותחו בסך הכל שישה מערכי נתונים. לפני הניתוחים המשולבים, ערכות נתונים של סמן בודד נבדקו לאיתור אי-התאמות בין סמנים באמצעות ניתוח נפרד של כל לוקוס בודד ב-MrBayes באמצעות הגדרות ברירת המחדל (נתונים לא מוצגים). ניתוחי חסינות מקסימליים (MP) של מטריצת הנוקלאוטידים המשורשרים עם ובלי המטריצה ​​האינדל המצורפת בוצעו ב-PAUP* 4.0b10 (Swofford, 1999) באמצעות מחגר הפרסימוני (Nixon, 1999) באמצעות קבצי הפקודות שנוצרו מאת PRAP2 (Müller, 2004). נעשה שימוש בהגדרות המחגר הבאות: 200 איטרציות עם 25 אחוז מהמיקומים בעלי משקל אקראי (משקל=2) בכל שכפול ו-10 מחזורי הוספה אקראית. ניתוחי סבירות מקסימלית (ML) של מטריצת הנוקלאוטידים המשורשרים

עם ובלי מטריצת indel המצורפת, נערכו באמצעות RAxML 8 (Stamatakis, 2014) תוך שימוש במודל GTRCAT. הן עבור ניתוחי MP והן עבור ML התמיכה הוערכה באמצעות אתחול (Felsenstein, 1985) תוך שימוש ב-10,000 עותקים. הסקות בייסיאניות (BI), שבוצעו על כל ששת מערכי הנתונים (סמנים בודדים ומשורשרים, עם ובלי אינדל מקודדים) בוצעו עם MrBayes 3.2.2 (Huelsenbeck and Ronquist, 2001; Ronquist and Huelsenbeck, 2003) תוך שימוש ב-GTR plus Γ plus אני מדגמן עבור מחיצת הנוקלאוטידים (שני מודלים לא מקושרים במקרה של מערך הנתונים המשולב) ומודל אתר ההגבלה (F81-כמו; Felsenstein, 1981) עבור מחיצת indel עם קודים של ברירת מחדל. שש ריצות עם 10 מיליון דורות כל אחד וארבע רשתות כל אחת (אחת קרה ושלוש רשתות מחוממות באמצעות חימום ברירת המחדל) הופעלו במקביל, ונדגמו כל דור 1000. 25 האחוזים הראשונים הושלכו כצריבה, וזה היה הרבה אחרי שהשרשרות הגיעו לנייחנות, כפי שזוהה ב-Tracer v.1.7.1 (Rambaut et al., 2018). עצים נערכו באמצעות TreeGraph2 (Stöver and Müller, 2010).

3. תוצאות

מאפיינים של מערך הנתונים המלא, שבו לא הוסרו מיקומים, ושל מערך הנתונים, שבו נקודות חמות (לפרטים על אלה, ראה טבלה משלימה S2) הוסרו (חזרות של מונונוקליאוטידים) או הוחזרו (היפוכים הקשורים לסיכת שיער), ניתנים בטבלה 1. רוב האינדלים במערך הנתונים היו חזרות של קטעים סמוכים (כלומר, רצף פשוט חוזר [SSR]), באורך של בין 2 ל-20 נוקלאוטידים (לא מוצגים נתונים). בנוסף, במרווח psbA-trnH, נצפתה מחיקה של 1148 bp במטריקס המיושר ב-C. aff. fissa 2, המקביל להפחתה באורך הרצף ל-20 אחוז מהאורך הממוצע.

לא ראינו אי-התאמות משמעותיות בין מערכות יחסים פילוגנטיות שנגזרו מסמני פלסטיד בודדים (נתונים לא מוצגים), אלא בין סמני פלסטיד משורשרים לבין הסמן הגרעיני (איורים משלימים. S1-S2). אלה נמצאו בעיקר בקלאד כולל, בין היתר, C. phelypaea וCistanchetubulosa (כלומר, ה-Widespread Clade: ראה הפסקה הבאה), שהתאפיין ברמה כללית רדודה של סטייה (ראה פילוגרמה באיור 1). לא היו פערים משמעותיים בין עצים שהוסקו ממערכי נתונים עם או בלי אינדלי קידוד; עם זאת, שימוש במידע אינדל הגדיל את הרזולוציה הטופולוגית הכוללת, בעוד שהשפעתו על ערכי התמיכה הייתה מעורפלת (איור 1, איורים משלימים S1-S3).

העצים הפילוגנטיים שהתקבלו מ-ML ו-BI על בסיס סמני פלסטיד וגרעינים משולבים, שניהם עם אינדל (ציון לוג-לוג-סבירות של −21272.719; ממוצע הרמוני של ציוני סבירות לוג מ-BI של −21432.751) וללא אינדלים (-ML log-likelihood ציון של -17135.239; ממוצע הרמוני של ציוני סבירות לוג מ-BI של -17654.075), היו קונגרונטיים מאוד והניבו עץ שנפתר היטב (איור 1). בהמשך, נתמקד בתוצאות מהניתוחים המשולבים, בהתייחס לניתוחי סמן בודד (פלסטיד משורשר לעומת גרעיני) רק במקרה של פערים משמעותיים. הניתוחים המשולבים זוהוCistancheכקבוצה מונופילטית, אם כי נתמכת באופן חלש בלבד (ML 61/ < 50;="" bi="" 0.77/0.91;="" ערכי="" תמיכה="" מניתוחים="" עם="" אינדלים="" מקודדים/ללא="" אינדלים="" מקודדים).="" בניתוח="" mp,="" עמדתו="" של="" סי="" סיננסיס="" ביחס="">Cistancheהמינים והטקסה של קבוצת החוץ לא נפתרו (איור משלים S3).Cistancheנפל לארבעה קלידים עיקריים הנתמכים היטב (איור 1, איור משלים. S3), המכונה מעתה קליד מזרח אסיה, קליד דרום מערב אסיה, קליד צפון מערב אפריקאי וקלייד נרחב, בהתאמה. הקלייד המזרח-אסייתי, המכיל רק את C. Sinensis (MP 100/100; ML 100/100; BI1.00/1.00) מסין ומונגוליה, הוסכם כאחות לכל השאר שֶׁלCistanche(MP 100/100; ML 100/100; BI 1.00/1.00). The Southwest Asian Clade (MP 100/100; ML 100/100; BI 1.00/1.00), הכוללת כמה מינים מדרום-מערב למרכז אסיה, הייתה אחות לקליד (MP 100/100; ML 100/100; BI 1.00/1.00) כולל הקלייד הצפון-מערבי אפריקאי וה-Widespread Clade. בעוד שהקלאד האפריקאי הצפון-מערבי (MP 100/100; ML 100/100; BI 1.00/1.00) הכיל רק מין אחד מוגבל לצפון מערב אפריקה, הקלייד הנרחב (MP 100/100; ML 100/100; BI 1.000)/1. כעשרה מינים בעלי תפוצה רחבה במשותף מהחופים האטלנטיים של אירופה ואפריקה ועד למרכז אסיה.

בקלייד דרום מערב אסיה, המבנה הפילוגנטי בולט (איור 1, איור משלים S3). Clade A (MP 98/100; ML 100/100; BI 1.00/1.00) כללה רק C. ambigua, שנחלקה לשתי תת-מחלקות נפרדות מבחינה גיאוגרפית, אחת (MP 79/1{{30}}; ML 75/ < 50;="" bi="" 1.00="">< 50)="" המכיל="" אך="" ורק="" הצטרפות="" מצפון="" מזרח="" איראן,="" השני="" (mp="" 75/51;="" ml="" 82/="">< 50;="" bi="" 1.00/0.="" 51)="" עם="" כמה="" הצטרפות="" מצפון="" איראן="" וכן="" שתי="" הצטרפות="" מדרום="" מערב="" אפגניסטן.="" קליד="" a="" הייתה="" אחות="" (mp="" 70/52;="" ml="" 69/="">< 50;="" bi="" 1.00/0.93)="" ל-c.="" ridgewayana="" מאפגניסטן.="" קבוצת="" אחיות="" שלאחר="" מכן="" (mp="" 98/="" 99;="" ml="" 100/100;="" bi="" 1.00/1.00)="" הייתה="" קליד="" b="" (mp="" 62/68="" ;="" ml="" 75/79;="" bi="" 0.97/1.00)="" הכולל="" את="" ההצטרפות="" של="" c.="" aff.="" רידג'ווייאנה.="" בתוך="" קלאד="" b="" המבנה="" הפילוגנטי="" התאים="" לגיאוגרפיה,="" מכיוון="" שההצטרפות="" מצפון-מערב="" איראן="" ומרכזה="" (aff.="" ridgewayana="" 2)="" יצרו="" תת-קלאדה="" המקננת="" בתוך="" דרגת="" חיבורים="" ממרכז="" ודרום="" איראן="" בעיקר="" (aff.="" ridgewayana="" 1).="" היחסים="" בין="" ההצטרפות="" של="" c.="" ridgewayana="" sl="" (c.="" ridgewayana="" ו-c.="" aff.="" ridgewayana)="" היו="" שונים,="" עם="" זאת,="" בין="" הסמנים:="" בעוד="" ש-c.="" ridgewayana="" sl="" הוסק="" כמונופילטי="" ללא="" כל="" מבנה="" פנימי="" נתמך="" על="" ידי="" נתוני="" its="" (איור="" משלים.="" s2)="" ,="" הוא="" הוסק="" כפראפילטי="" על="" ידי="" נתוני="" פלסטידים="" עם,="" בהשוואה="" לניתוח="" המשולב,="" מיקומים="" מוחלפים="" של="" c.="" aff.="" ridgewayana="" 1="" ו-c.="" aff.="" ridgewayana="" 2.="" הקבוצה="" האחיות="" שלאחר="" מכן="" לקלאד="" כוללת="" את="" c.="" ambigua="" ו-c.="" ridgewayana="" sl="" (mp="" 74/60;="" ml="" 96/93;="" bi="" 1.00/1.00)="" הייתה="" קליד="" c.="" (mp="" 100/100;="" ml="" 100/100;="" bi="" 1.00/1.00)="" המכיל="" c.="" aff.="" fissa="" 1="" מאפגניסטן.="" הקבוצות="" האחיות="" הבאות="" היו="" (i)="" ההצטרפות="" היחידה="" של="" c.="" aff.="" fissa="" 2="" מאזרבייג'ן="" (mp="" 57/100;="" ml="" 84/85;="" bi="" 0.88/0.57),="" (ii)="" clade="" d="" (mp="" 100/100;="" ml="" 100/100;="" bi="" 1.00/1.00)="" הכוללת="" c.="" סלסה="" מדרום="" מערב="" אסיה="" ו="" מסין="" (mp="" 100/100;="" ml="" 80/90;="" bi="" 0.99/0.99),="" ו-(iii)="" clade="" e="" (mp="" 100/100;="" ml="" 100/100;="" bi="" 1.00/="" 1.00)="">Cistanchedeserticola מסין ומונגוליה (MP 100/100; ML 100/100; BI 1.00/1.00).

איור 2. צורות אופייניות של פרחים וגביע עבור חברים נבחרים מהקלאדה המזרח אסייתית (J), הקלאדה הדרום-מערבית אסייתית (F–I), הקלייד הצפון-מערבי אפריקאי (K), והקלאדה הנרחבת (A–E, L– M) של Cistanche. (א) C. senegalensis, (ב) C. flava, (C) C. tubulosa subsp. tubulosa, (D) C. violacea, (E) C. phelypaea subsp. נוב., (ו) סי פיסה, (ז) סי סלסה, (ח) סי רידג'ווייאנה, (א) סי אמביגוואה, (י) סי סיננסיס, (ק) סי מפרט. נוב., (L) C. rosea, (M) C. laxiflora.

ב-Widespread Clade היחסים היו מעורפלים מדי פעם עקב רזולוציה נמוכה של הנתונים הגרעיניים וכן אי-התאמות בין סמני פלסטיד וסמנים גרעיניים (איורים משלימים. S1-S2). אלה התייחסו לא רק לעמדה של הצטרפות בודדות (למשל, C. Senegalese ED1096,Cistanchetubulosa subsp. tubulosa ED891) אלא גם הקיבול של תת-תחתיות גדולות יותר. לדוגמה, בעוד שנתוני פלסטידים הסיקו את C. Rosea כאחות נתמכת היטב למין הנותרים (BI 1.00; איור משלים. S1), נתונים גרעיניים הציעו אותו כחבר בקלייד (BI 1. 00) כולל כל המינים למעט C. phelypaea, C. violacea ורוב ההצטרפות של C. lutea (איור משלים. S2). כתוצאה מכך, מערכות היחסים בין הקלידים העיקריים (קלידים F–J) שהוסקו מהניתוחים המשולבים נפתרו לעתים קרובות בצורה גרועה ונתמכו בצורה גרועה (איור 1). החריג היחיד היה Clade F (MP 100/100; ML 100/100; BI 1.00/1.00), המכיל C. rosea מה- חצי האי ערב (בניתוח ה-ITS, הקלאדה המקבילה והיחידה הנתמכת חלשה כללה בנוסף את ההצטרפות ED1096 של C. senegalensis: איור משלים. S2), שיחסי קבוצת האחות שלו לקלאד (MP 99/94; ML 98/99; PP נתמך היטב.

הרבה cistanches

קליד G (MP 63/99; ML 84/54; BI 1.00/ < 50)="" הכיל="" c.="" laxiflor="" מאיראן="" ומאפגניסטן="" יחד="" עם="" שתי="" חיבורים="" של="" c.="" tubules="" מסין="" (gb1="" ו-="" gb2).="" בתוך="" קלאד="" g,="" c.="" laxiflora="" היה="" פרפילטי,="" מכיוון="" שהמשנה="" של="" שתי="" ההצטרפות="" של="" c.="" tubulosa="" (mp="" 98/65;="" ml="" 99/73;="" bi="" 1.00/0.77)="" מקובצת="" ב="" קליד="" (mp="" 54/="">< 50;="" ml="" 60/91;="" bi="" 1.00/1.00)="" עם="" חיבורים="" של="" c.="" laxiflora="" מצפון="" ודרום="" איראן="" וכן="" אפגניסטן="" (mp="" 85/="">< 50;="" ml="">< 50/50;="" bi="">< 0.50/0.74)="" למעט="" ההצטרפות="" של="" c.="" laxiflora="" ממרכז="" איראן="" היוצרות="" קלאד="" נפרד="" (mp="" 99/95;="" ml="" 99/95;="" bi="" 1.="">

קליד H (MP לא נתמך; ML 97/50; PP 1.00/ < 50)="" הכיל="" c.="" senegalensis="" (מזרח="" אפריקה)="" ומקנן="" בו,="" מונופילטי,="" אך="" עדיין="" לא="" נתמך,="" c.="" flava="" (דרום-מערב="" אסיה)="" ו-subclade="" (mp="" 90/73;="" ml="" 86/69;="" bi="" 0.79/0.86)="" הכוללת="" הצטרפות="" של="" c.="" aff.="" tubulosa="" מדרום="" חצי="" האי="" ערב="" (עומאן,="" תימן).="" עדות="" ל-clade="" h="" הגיעה="" בעיקרה="" מנתוני="" פלסטידים="" בלבד,="" משום="" שב-its="" התקבלה="" הסקה="" של="" c.="" flava="" כקשורה="" ל-c.="" laxiflora="" והקשרים="" בין="" c.="" senegalensis="" ו-c.="" tubulosa="" נותרו="" בלתי="" פתורים="" (איור="" משלים.="" s2).="" ב-clade="" h,="" לא="" רק="" מערכות="" היחסים="" של="" c.="" tubulosa="" ו-c.="" flava="" ל-c.="" senegalensis="" נפתרו="" בצורה="" גרועה="" ונתמכו="" בצורה="" גרועה,="" אלא="" גם="" אלה="" בקרב="" שושלות="" בתוך="" c.="" senegalensis="" ובתוך="" c.="" flava,="" היוצא="" מן="" הכלל="" היחיד="" הוא="" תת-עורף="" של="" ארבעה="" c.="" חיבורי="" flava="" (flava="" subsp.="" nov.)="" מצפון="" איראן="" (mp="" 100/97;="" ml="" 100/99;="" bi="">

קליד I (MP unsupported; ML 62/54; PP 1.00/ < 0.50)="" הכיל="" רק="" חיבורים="" של="" c.="" tubulosa,="" המכסה="" טווח="" גיאוגרפי="" רחב="" מאיי="" קייפ="" ורדה="" ומאלי="" דרך="" חצי="" האי="" ערב="" ואיראן="" ועד="" פקיסטן="" והודו.="" עדויות="" לקלייד="" h="" הגיעו="" בעיקר="" מנתוני="" פלסטידים="" בלבד,="" מכיוון="" שב-its="" קבוצה="" זו="" הוסברה="" כפראפילטית="" ולעתים="" קרובות="" לא="" נפתרה="" ביחס="" ל-c.="" rosea="" (clade="" f),="" c.laxiflora="" (clade="" g)="" וכן="" c.="" senegalensis="" ו-c="" פלבה="" (קלייד="" h).="" המבנה="" הפילוגנטי="" בקלייד="" i="" היה="" חלש="" בדרך="" כלל="" ולא="" הראה="" דפוס="" גיאוגרפי="">

קליד J (MP 92/53; ML 97/87; PP 1.00/0.99) הכיל C. lutea sl (כלומר, כולל C. lutea, C. aff. lutea 1 ו-C. C. aff. lutea 2; האיים המקרונזיים והים התיכון) ומקננים בהם, C. Brunner (מערב אפריקה), C. phelypaea (האיים המקרונזיים, אזורי החוף האטלנטי והים התיכון של אפריקה ודרום מערב אירופה), ו-C. violacea ( צפון אפריקה).Cistanchephelypaea (MP 100/98; ML 100/100; BI 1.00/1.{{ 31}}0) נוצרו, יחד עם דרגת C. lutea sl (הצטרפות מכל טווח התפוצה של המין הזה) בתוספת שתי חיבורים של C. violaceus (ED807 ו-ED1{{ 41}}12 מסעודיה וירדן, בהתאמה) והכלאה של C. aff. lutea 1 ו-C. violacea, קלאד עם תמיכה חלשה (MP 55/-; ML 76/67; BI 0.64/ < 0.50)="" שהייתה="" אחות="" (mp="" 90/53;="" מל"א="" 97/92;="" ב"י="" 0.96/0.89)="" לקלאד="" (מ"פ="" 68/58;="" מל"ט="" 93/82;="" ב"י="" 0.90/0.63)="" לרבות="" כל="" ההצטרפות="" של="" c.="" violacea="" שצוינו="" לעיל.="" בניגוד="" ל-c.="" violacea,="" שם="" הפרדה="" גיאוגרפית="" לקלדה="" בתפוצה="" רחבה="" (מ"פ="" 53/70;="" מל"ח="" 84/85;="" ב"י="" 0.92/="" 0.59)="" ולקלאדה="" מרוקאית="" בלבד="" (מ"פ="" 92/93;="" מל"ט="" 99/99;="" בי"ע="" 1="" .00/0.95)="" נמצא,="" המבנה="" הפילוגנטי="" והגיאוגרפי="" ב-c.="" lutea="" sl="" וב-c.="" phelypaea="" היו="" מוגבלים.="" שאר="" ההצטרפות="" של="" c.="" lutea="" (כולן="" ממערב="" אפריקה)="" בתוספת="" c.="" brunneri="" (כלולה="" רק="" הצטרפות="" בודדת)="" היוו="" כיתה="" בבסיס="" ה-clade="" j="" בשל="" מיקומה="" של="" c.="" lutea="" מניז'ר="" ​​(ed726)="" מחוץ="" ל-c.="" clade="" (mp="" 94/60,="" ml="" 95/69;="" bi="" 1.00/0.99)="" שנוצרו="" על="" ידי="" ההצטרפות="" האחרות.="" ההסקה="" של="" דרגת="" c.="" lutea="" זו="" נבעה="" ככל="" הנראה="" מאי-התאמות="" בין="" נתוני="" פלסטיד="" ו-its.="" באופן="" ספציפי,="" מנתוני="" פלסטידים,="" הצטברויות="" אלו="" של="" c.="" lutea="" בתוספת="" c.="" brunneri="" הושקו="" כקשורות="" קשר="" הדוק="" ל-c.="" violacea="" ו-c.="" lutea="" אחרים="" (איור="" משלים.="" s1),="" כלומר,="" כמו="" בנתונים="" המשולבים,="" בעוד="" שנתוני="" its="" הציבו="" את="" אלה.="" ,="" בעמדה="" לא="" פתורה,="" בקלאד="" עם="" c.="" senegalensis="" ו-c.="" tubulosa="" למעט="" חברים="" אחרים="" של="" קלאד="" j="" (איור="" משלים.="">

4. דיון

במונוגרפיה האחרונה של הסוגCistanche, Beck-Mannagetta (1930) הבחין בארבע קבוצות (כקטעים טקסונומיים) הנבדלים בתכונות הגביע ובמספר הברקטאולים. למעט כת ה-C. המונוספציפית. חומר (קליד מזרח אסיה), אף אחד מהקטעים של בק מנגטה אינו נתמך כמונופילטי. במקום, מינים של כת ג.Cistancheוכת ג. הטרוקליקס מעורבב (בדרום מערב אסיה קלאד ובקלאדה הנרחבת) והמין היחיד של כת C. Cistanchella היא פרפילטית ומקננת בקלייד דרום-מערב אסיה. שושלת עיקרית רביעית (צפון-מערב אפריקאי קליד), המיוצגת כאן על ידי מין שעדיין יש לתאר, קרוב מבחינה מורפולוגית ל-C. mauritanica, ממוקם באופן מסורתי בכת C..Cistancheלא זוהה באף אחד מהסיווגים הקודמים

ניתן לאפיין את ארבעת השושלות העיקריות שזוהו כאן גם מבחינה מורפולוגית. באופן ספציפי, המין הבלעדי של קליד מזרח אסיה, C. Sinensis, הוא היחידCistancheמינים עם גביע מרובע חלקי חרוץ עמוק, בעוד שלכל האחרים יש (לפחות) חמש אונות גביע קשורות בעיקר (איור 2). למינים של הקליד הנרחב יש גבעולים, עלי עטיפה וגבעולים גולמיים, בעוד לאלו של קליד דרום מערב אסיה וצפון מערב אפריקה הם שעירים לפחות חלקית (צמרית או לנוגינוזה לעומת ארכנואיד-לנוגינוז, בהתאמה) (איור 2). לבסוף, לחברי הקליד הצפון-מערבי האפריקאי יש indumentum צפוף של ארכנואיד-lanuginose ועלי-על מעוינים במידה רחבה שאינם מצויים בקלייד דרום-מערב אסיה (איור 2). תווים שהודגשו בעבר, כלומר, מספר הברקטאולים (אחד או אף אחד בכת C.סיסטנצ'להלעומת שניים בכל המקטעים האחרים) וצורת אונות הגביע (אונות מופרדות פחות או יותר עמוקות ולא שוות בכת C. Heterocalyx לעומת אונות מופרדות רדודות ושוות בכת C.).Cistanche), אינם משקפים פיצולים עמוקים יותר, ולפחות במקרה של צורת אונות הגביע, נראה כאילו התפתחו לפחות פעמיים באופן עצמאי.

כמה מהמינים המוכרים כיום אינם נתמכים כמונופילטיים (איור 1), שאינו מוגבל לטקסונים הידועים כקשים מבחינה טקסונומית, כגון C. lutea או C. tubulosa, אלא גם לטקסות הנחשבות ללא בעייתיות מבחינה טקסונומית, כגון C. ridgewayana sl orCistanchefissa sl (מיוצג כאן על ידי C. aff. fissa 1 ו-2). הפער בין יחידות טקסונומיות ליחידות פילוגנטיות עשוי לנבוע מכמה גורמים שאינם סותרים זה את זה, כולל זיהוי שגוי של מינים, חוסר הכרה טקסונומית של ישויות מופרדות מורפולוגית ו/או גיאוגרפית, הכלאה והתבדלות רדודה (קרינה מהירה). זיהוי שגוי של מינים הוא ככל הנראה הגורם למיקום של שתי חיבורים של C. tubulosa (GB1 ו-GB2) המקננים ב-C. laxiflora (איור 1). השוברים של ההצטרפות הללו לא היו זמינים עבורנו לתיקון, אבל, כפי שנשפט מתמונות אינטרנט, צמחים מאזורים סמוכים במדבריות המרכזית של סין מסכימים מבחינה מורפולוגית עם C. laxiflora subsp. laxiflora (צינורות קורולה לבנה עם אונות סגולות בהירות במקום צהוב חיוור עד עמוק ב-C. tubulosa). מין זה אינו מדווח מסין, שם צמחים הקשורים לטקסון זה רשומים תחת C. tubulosa (Zhang, 1990) או, לאחרונה, תחת C. mongolica (Zhang and Tzvelev, 1998). חוסר הכרה טקסונומית של שושלות מופרדות מורפולוגית ו/או גיאוגרפית חלה הן על מינים פרפילטיים, כמו C. ridgewayana sl ו- C. aff. fissa, כמו גם למינים מונופילטיים בעלי מבנה פילוגנטי חזק, כגון C. Flava. בכל אחד מהמקרים הללו, הקבוצות המוקפות פילוגנטית שונות מבחינה מורפולוגית וגיאוגרפית ולכן ראויות להכרה טקסונומית (טיפול טקסונומי מפורט יינתן בפרסום הבא). שניהם, זיהוי שגוי של מינים ורזולוציה טקסונומית לא מספקת הם בעיות נפוצות ב- Orobanchaceae holoparasitic, במיוחד ב- Orobanche ובזנים קרובים (Manen et al., 2004; Schneeweiss et al., 2004a; Schneeweiss et al., 2009; Schneeweiss, 2013, 2013).

הכלאה היא תופעה שכיחה בצמחים פורחים (Rieseberg and Carney, 1998; Payseur and Rieseberg, 2016) ודווחה גם עבורCistanche. באופן ספציפי, Beck-Mannagetta (1930) תיאר הכלאות בין C. lutea (כ-C. tinctoria f. lutea) ו-C. violacea כ-nothospecies, C. hybrid. הכלאיים אלה עשויים להיות ביניים מורפולוגית, כמו במקרה של ההצטרפות ED686, או עשויים להידמות לאחד ההורים, כפי שקורה לגבי ההצטרפות ED1012; ההצטרפות האחרונה הזו נקבעה במקור כ-C. violacea, אך בבדיקה מחדש, בעקבות מיקומה הפילוגנטי בתוך C. lutea sl, התברר שהיא גם הכלאה. בהנחה של תורשה אימהית של הגנום הפלסטידי (כפי שמוצג עבור Orobanchaceae Rhinanthus angustifolius: Vrancken and Wesselingh, 2010) בCistanche, הנוכחות של הריבוטיפ ITS האימהי בהצטרפות ההיברידית ED686 (הוא אינו זמין עבור ההצטרפות ED1012) תהיה עקבית עם היווצרותם של כלאיים מדור מאוחר יותר ו/או הצלבות חוזרות, וכתוצאה מכך לכידת פלסטידים. לכידת פלסטיד יכולה גם להסביר פערים בין סמנים גרעיניים לפלסידים. לדוגמה, C. aff. tubulosa מחצי האי ערב, השונה מבחינה מורפולוגית במספר מאפיינים מ-C. tubulosa הנפוצה, יצרה קלאד קרוב ל-C. senegalensis במערך הנתונים של ITS, אך הופרד לשני קלידים שונים בפלסטיד וקבוצת הנתונים המשולבת עם C. senegalensis. (Clade H) או חיבורים של C. tubulosa subsp. tubulosa (Clade I; גם C. senegalensis ו-C. tubulosa subsp. tubulosa מופיעים בחצי האי ערב).

אלטרנטיבה לאינטרגרסיה להסבר אי-התאמות בין מיקומים פילוגנטיים המתקבלים מנתוני גרעין לעומת פלסטידים היא מיון שושלת לא שלם, שישפיע באופן שונה על גנומים גרעיניים ופלסידים בשל הבדלים בגודל האוכלוסייה האפקטיבי שלהם (בגנום הפלסטידי הגדול רק בחצי מאשר בגנום הגרעיני ב- קבוצה חד-ביתית כגוןCistanche). מיון שושלת לא שלם צפוי להיות רלוונטי במיוחד במקרה של סטייה רדודה וקרינה מהירה (Madison and Knowles, 2006), מה שככל הנראה קורה ב-Widespread Clade, שם ה-Clade הכולל את Clades G עד J מאופיין באורכי ענפים קצרים (איור 1). מיון שושלת לא שלם עשוי להיות אחראי להיעדר בידול מולקולרי ו/או קוהרנטיות של שושלות מופרדות מורפולוגית בתוך C. lutea sl (כלומר, C. aff. lutea 1 ו-C. aff. lutea 2). ניתוק מיון שושלת לא שלם מהתכנסות ידרוש שיטות מבוססות התלכדות (Blanco-Pastor et al., 2012) הכוללות באופן אידיאלי נתונים פילוגנומיים גרעיניים (Bravo et al., 2019), שבהיעדר מסגרת טקסונומית מוצקה ונתונים נרחבים מספיק אינם אפשרי עדיין.

התמחות מארח היא כוח אבולוציוני חשוב ב- Orobanchaceae הולופרזיות (Schneider et al., 2016).Cistancheעם זאת, נראה כי הם יוצאי דופן, שכן מינים רבים נמצאו בבני מספר משפחות צמחים, לרוב Amaranthaceae (כולל Chenopodiaceae) ו-Polygonaceae, אך גם Fabaceae, Zygophyllaceae, Tamaricaceae, Rosaceae, Nitrariaceae ו-Salvadoraceae. כמו ב-Orobanche (Manen et al., 2004), אותו מארח עשוי להיות משותף לכמה לא קשוריםCistancheמינים (לדוגמה, Haloxylon ammodendron הוא המארח עבור C. deserticola מאזור דרום מערב אסיה ועבור C. phelypaea מהקלאדה הנרחבת). מקרים של התמחות מארח משוער (למשל, C. senegalensis בעיקר על Acacia/Fabaceae; בעיקר Fabaceae כמארחים עבור C. Flava subsp. nov. לעומת בעיקר Calligonum bungei/Polygonaceae עבור C. Flava subsp. Flava) עשויים לשקף את השפע של מארח מתאים. מינים במקום התמחות מארח אמיתית. בדיקת כל תפקיד של התמחות מארח עבור הגיוון של Cistanche ידרוש פילוגניה מינים שנפתרו היטב ונתוני מארח מפורטים מספיק.5. מסקנות

זהו הניתוח הפילוגנטי המולקולרי המקיף הראשון של סוג הצמח ההולופרזיטיCistanche, מופץ באופן נרחב באזורים צחיחים של העולם הישן. ארבעה קלידים עיקריים בפניםCistancheזוהו התואמים רק חלקית לקטעים המוכרים באופן מסורתי (Beck Managetta, 1930) ובאופן כללי מראים מרכיב גיאוגרפי חזק. בעוד שהקליד הדרום-מערב אסיאתי מציג מבנה פילוגנטי חזק בין מינים ובחלקו (הקליד המזרח אסיה והצפון מערב אפריקאי הם מונוספציפיים), הרזולוציה הפילוגנטית בתוך הקלייד הנרחבת היא לעתים קרובות נמוכה ונפגעת על ידי פערים בין סמנים גרעיניים לפלסידים, שלפחות חלקית נובע מהכלאה/הסתגרות ו/או מיון שושלת לא שלם. עדויות פילוגנטיות מולקולריות ותוצאות של הערכה מחדש מורפולוגית שלCistancheמינים מצביעים על מגוון המינים בCistancheכרגע מוערך בחסר (ראה טקסות המצוינות כ-sp. nov. או subsp. nov. בטקסט). למרות שעדיין יש לכלול מינים מסוימים בכל מחקר פילוגנטי מולקולרי (למשל, C. mauritanica) ויידרשו סמנים נוספים כדי לפתור את כל מערכות היחסים בין המינים, ההשערות הפילוגנטיות המוצקות המוצגות כאן מספקות בסיס רב ערך לציטוגנטי, טקסונומי וביוגיאוגרפי מתמשך. מחקר בסוג זה.

cistanche bienfaits

מימון

עבודה זו נתמכה חלקית על ידי SYNTHESYS במימון הקהילה האירופית לתשתיות מחקר במסגרת תוכנית FP7 "Capacities" ב- Real Jardín Botánico (ES-TAF-1663). ברצוננו להודות לאוניברסיטת בון, ל-OeAD (Österreichische Austauschdienst) ול-DAAD (Deutscher Akademischer Austauschdienst) על התמיכה הכספית.

הצהרת תרומת הכותבים של CrediT

Najibeh Ataei: מושגים, אוצרות נתונים, ניתוח פורמלי, רכישת מימון, חקירה, ניהול פרויקטים, ויזואליזציה, כתיבה - טיוטה מקורית, כתיבה - סקירה ועריכה. ג'רלד מ. שניוויס: המשגה, פיקוח, כתיבה - סקירה ועריכה. מיגל אנחל גרסיה: משאבים. מייקל קרוג: ניתוח פורמלי. מרקוס להנרט: כתיבה - טיוטה מקורית. JafarValizadeh: משאבים. Dietmar Quandt: מושגים, ניתוח פורמלי, ניהול פרויקטים, משאבים, פיקוח, כתיבה - סקירה ועריכה

תודות

תודה רבה לאדיט קורפינוס, שסיפקה עזרה במעבדת Jodrell בקיו ולאוצרי העשבים (TARI, BM, IRAN, BONN, USB, P, TUH, E, W, KAS, MSB, K, B, G, PEY , M, UG, BR, GUH, MA, WU) עבור שליחת הלוואות ותמונות. אנו מודים לסוזן וויקה על עיצוב פריימר ותמיכה במעבדה. אנו מעריכים את ד"ר חוסיין אחאני מאוניברסיטת טהראן ואת גברת רובבה שאהי שבון מאוניברסיטת גילאן על שסיפקו חומר DNA מאיראן. אנו אסירי תודה לד"ר פדריקו לוברט וג'וליאנה צ'אקון במכון Nees על הערותיהם המועילות.

הפניות:

Álvarez, I., Wendel, JF, 2003. רצפי ITS ריבוזומליים והסק פילוגנטי של צמחים. מול. פילוגנט. Evol. 29, 417–434. https://doi.org/10.1016/S1055-7903(03)00208-2.
Bailey, CD, Carr, TG, Harris, SA, Hughes, CE, 2003. אפיון של פולימורפיזם nrDNA angiosperm, פרלוגיה ופסאודוגנים. מול. פילוגנט. Evol. 29, 435–455.
Baldwin, BG, Sanderson, MJ, Porter, JM, Wojciechowski, MF, Campbell, CS, Donoghue, MJ, 1995. אזור ה-ITS של DNA ריבוזומלי גרעיני: מקור רב ערך לראיות על פילוגניית אנגיוספירם. אן. מיזורי בוט. גארד. 82, 247–277.
Beck-Mannagetta, G., 1930. Orobanchaceae, בתוך: Engler, A. (עורך), Das Pflanzenreich IV. 261. וילהלם אנגלמן, לייפציג, עמ' 1–348.
Bennett, JR, Mathews, S., 2006. פילוגניה של משפחת הצמחים הטפילים Orobanchaceae הוסיקה מ-phytochrome A. Am. ג'יי בוט. 93, 1039–1051.
Blanco-Pastor, JL, Vargas, P., Pfeil, BE, 2012. סימולציות התלכדות חושפות הכלאה ומיון שושלת לא שלם בלינריה הים תיכונית. PLoS ONE 7 (6), e39089.
Borsch, T., Quandt, D., 2009. דינמיקה מוטציונית ותועלת פילוגנטית של DNA ללא קידוד של כלורופלסט. Plant Syst. Evol. 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. , נחלה, LK, אוקסלמן,

B., Pfeil, B., Schliep, A., Wahlberg, N., Werneck, FP, Wiedenhoeft, J., WillowsMunro, S., Edwards, SV, 2019. אימוץ הטרוגניות: איחוד עץ החיים והעתיד של פילוגנומיה. PeerJ 7, e6399.

Doyle, JJ, Doyle, J., 1987. הליך בידוד DNA מהיר עבור כמויות קטנות של רקמת עלים טריים. Phytochem. שׁוֹר. 19, 11–15.
N. Ataei, et al. Molecular Philogenetics and Evolution 151 (2020) 106898 8
Felsenstein, J., 1981. עצים אבולוציוניים מרצפי DNA: גישת סבירות מקסימלית. י.מול. Evol. 17, 368–376.
Felsenstein, J., 1985. מגבלות ביטחון על פילוגניות: גישה באמצעות ה-bootstrap. אבולוציה 39, 783–791.
Fu, W., Liu, X., Zhang, N., Song, Z., Zhang, W., Yang, J., Wang, Y., 2017. בדיקת ההשערה של מקורות מרובים של holoparasitic ב- Orobanchaceae: ראיות פילוגנטיות משני הסוגים ההולופרסיתיים האחרונים שאינם ממוקמים, Gleadovia ו
Phacellanthus. חֲזִית. Plant Sci. 8, 1380.
Han, J.-P., Song, J.-Y., Liu, C., Chen, J., Qian, J., Zhu, Y.-J., Shi, L.-C., Yao, H. ., חן, ש.-ל., 2010. זיהוי שלCistancheמינים (Orobanchaceae) המבוססים על רצפים של האזור הבין-גני פלסטידי psbA-trnH. Acta Pharmaceut. חטא. 45, 126–130.
Huelsenbeck, JP, Ronquist, F., 2001. MRBAYES: מסקנות בייסיאניות של עצים פילוגנטיים. ביואינפורמטיקה 17, 754–755.
Kress, WJ, Wurdack, KJ, Zimmer, EA, Weigt, LA, Janzen, DH, 2005. שימוש בברקודים של DNA לזיהוי צמחים פורחים. פרוק. נאטל. אקד. Sci. ארה"ב 102, 8369–8374.

Li, X., Feng, T., Randle, C., Schneeweiss, GM, 2019. יחסים פילוגנטיים ב- Orobanchaceae נגזרו מגנים גרעיניים בעלי עותקים נמוכים: איחוד של קלידים ראשיים וזיהוי מיקום חדש של ה- Orobanche clade הלא-פוטוסינתטי אחות לכל שאר Orobanchaceae הטפילים. חֲזִית. Plant Sci. 10, 902.

Li, X., Jang, T.-S., Temsch, EM, Kato, H., Takayama, K., Schneeweiss, GM, 2017. נתונים מולקולריים וקריולוגיים מאשרים שהסוג האניגמטי Platypholis מ-Bonin-Islands (SE Japan ) מקונן פילוגנטי בתוך Orobanche
(Orobanchaceae). J. Plant. מילון 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. רצף הגנום השלם של כלורופלסט של הולו-טפילCistanchedeserticola (Orobanchaceae) מגלה אובדן גנים וגן אופקי
העברה מהמארח שלו Haloxylon ammodendron (Chenopodiaceae). PLoS ONE 8, e58747.
ליו, X., Fu, W., Tang, Y., Zhang, W., Song, Z., Li, L., Yang, J., Ma, H., Yang, J., Zhou, C.,
Davis, CC, Wang, Y., 2020. מסלולים מגוונים של פירוק פלסטום ב-holoparasiticCistancheומיקום גנומי של הגנים הפלסטידים האבודים. J. Exp. בוט. 71, 877–892.
Maddison, W., Knowles, LL, 2006. הסקת פילוגניה למרות מיון שושלת לא שלם. סיסט. ביול. 55, 21–30.
Manen, J.-F., Habashi, C., Jeanmonod, D., Park, J.-M., Schneeweiss, GM, 2004. פילוגניה ושונות תוך-ספציפית של Holoparasitic Orobanche (Orobanchaceae) מסקנות מרצפי rbcL פלסטידיים. מול. פילוגנט. Evol. 33, 482–500.
McNeal, JR, Bennett, JR, Wolfe, AD, Mathews, S., 2013. Phylogeny and origins of holoparasitic in Orobanchaceae. אמ. ג'יי בוט. 100, 971–983.
Müller, J., Müller, KF, Neinhuis, C., Quandt, D., 2006. PhyDE – עורך נתונים פילוגנטי. http://www.phyde.de (נגישה ב-2 באפריל 2019).
Müller, K., 2004. PRAP-חישוב של תמיכת Bremer עבור מערכי נתונים גדולים. מול. פילוגנט. Evol. 31, 780–782.
Müller, K., 2005. SeqState: עיצוב פריימר וסטטיסטיקות רצף עבור מערכי נתונים פילוגנטיים של DNA. יישום ביואינפורמציה. 4, 65–69.
Nixon, KC, 1999. מחגר הפרסימוניות הוא שיטה חדשה לניתוח חסכוני מהיר. קלדיסטיקה 15, 407–414.
Olsson, S., Buchbender, V., Enroth, J., Hedenäs, L., Huttunen, S., Quandt, D., 2009. ניתוחים פילוגנטיים חושפים רמות גבוהות של פוליפיליה בקרב שושלות pleurocarpous כמו גם clades רומן. בריולוג 112, 447–466.
Park, J.-M., Manen, J.-F., Colwell, AE, Schneeweiss, GM, 2008. פילוגניה של גן פלסטידי של Orobanche הטפילי הלא פוטוסינתטי (Orobanchaceae) וסוגים קשורים. J. Plant Res. 121, 365–376.
Payseur, BA, Rieseberg, LH, 2016. פרספקטיבה גנומית על הכלאה ויצירת מין. מול. אקול. 25, 2337–2360.
Quandt, D., Müller, K., Huttunen, S., 2003. אפיון של אזור הכלורופלסט DNA psbTH והשפעת אלמנטים סימטריים דיאדיים על שחזורים פילוגנטיים. צמח ביול. 5, 400–410. https://doi.org/10.1055/s-2003-42715.
Rambaut, A., Drummond, AJ, Xie, D., Baele, G., Suchard, MA, 2018. סיכום אחורי בפילוגנטיקה בייסיאנית באמצעות Tracer 1.7. סיסט. ביול. 67, 901–904.

Rieseberg, LH, Carney, SE, 1998. הכלאת צמחים. פיטול חדש. 140, 599–624.

Rodrigues, AG, Colwell, AEL, Stefanovic, S., 2011. סיסטמטיקה מולקולרית של הסוג הטפילי Conopholis (Orobanchaceae) מסקנות מרצפים פלסטידים וגרעיניים. אמ. ג'יי בוט. 98, 896–908.
Ronquist, F., Huelsenbeck, JP, 2003. MrBayes 3: מסקנות פילוגנטיות בייסיאניות תחת מודלים מעורבים. ביואינפורמטיקה 19, 1572–1574.
Schneeweiss, GM, 2013. יחסים פילוגנטיים ומגמות אבולוציוניות ב- Orobanchaceae, ב- Joel, DM, Gressel, J., Musselman, LJ (Eds.), Parasitic Orobanchaceae. שפרינגר, ברלין היידלברג, עמ' 243–265.
Schneeweiss, GM, Colwell, A., Park, J.-M., Jang, C.-G., Stuessy, TF, 2004a. פילוגניות של Orobanche holoparasitic (Orobanchaceae) נגזרת מרצפי ITS גרעיניים. מול. פילוגנט. Evol. 30, 465–478.
Schneeweiss, GM, Frajman, B., Dakskobler, I., 2009. Orobanche lycoctoni Rhiner (Orobanchaceae), מין לא ידוע מהצמחייה המרכזית באירופה. קנדולה 64, 91–99.
Schneeweiss, GM, Palomeque, T., Colwell, AE, Weiss-Schneeweiss, H., 2004b. מספרי כרומוזומים והתפתחות קריוטיפ ב-Orobanche (Orobanchaceae) הולופרזיטי ובסוגים קשורים. אמ. ג'יי בוט. 91, 439–448.
שניידר, AC, Colwell, AEL, Schneeweiss, GM, Baldwin, BG, 2016. גיוון קריפטי למארח ספציפי בין חצי הכדור המערבי (Orobanche sl, Orobanchaceae). אן. בוט. 118, 1101–1111.
Simmons, MP, Ochoterena, H., 2000. פערים כדמויות בניתוחים פילוגנטיים מבוססי רצף. סיסט. ביול. 49, 369–381.
Stamatakis, A., 2014. RAxML גרסה 8: כלי לניתוח פילוגנטי ופוסט-אנליזה של פילוגניות גדולות. ביואינפורמטיקה 30, 1312–1313.
Stöver, BC, Müller, KF, 2010. TreeGraph 2: שילוב והצגה של ראיות מניתוחים פילוגנטיים שונים. BMC Bioinf. 11, 7.
Sun, ZY, Song, JY, Yao, H., Han, JP, 2012. זיהוי מולקולרי שלCistanchesהרבה והנואפים שלה מבוססים על רצף nrITS2. J. Med. Plant Res. 6, 1041–1045.

Swofford, DL, 1999. PAUP*4.0 בטא עבור Macintosh: Phylogenetic Analysis Using Parsimony. Sinauer Associates, סנדרלנד, MA.

Taberlet, P., Giely, L., Pautou, G., Bouvet, J., 1991. פריימרים אוניברסליים להגברה של שלושה אזורים שאינם מקודדים של DNA של כלורופלסט. צמח מול. ביול. 17, 1105–1109.Tomari, N., Ishizuka, Y., Moriya, A., Kojima, S., Deyama, T., Coskun, M., Tu, P.,

Mizukami, H., 2003. מחקרים פרמקוגנוסטיים של הקשר הפילוגנטי של Cistanchis Herba (IV) שלCistancheצמחים המבוססים על גן plastid rps2 ורצף אזור spacer intergenic rpl16-rpl14. נטור. Med. 57, 233–237.
Tomari, N., Ishizuka, Y., Moriya, A., Kojima, S., Deyama, T., Mizukami, H., Tu, P., 2002. מחקרים פרמקוגנוסטיים של הקשר הפילוגנטי של Cistanchis Herba (III) שלCistancheצמחים המבוססים על גן פלסטיד rps2 ורצפי מרווחים בין-גניים rpl16-rpl14. ביול. פארם. שׁוֹר. 25, 218–222.
Vrancken, J., Wesselingh, RA, 2010. תורשה של גנום הכלורופלסט ב-Rhinanthus angustifolius (Orobanchaceae). Plant Ecol. Evol. 143, 239–242.
וואנג, X.-Y., Xu, R., Chen, J., Song, J.-Y., Newmaster, SG, Han, J.-P., Zhang, Z., Chen, S.-L. , 2018. איתור שלCistanchesתכשירים רפואיים של Herba (Rou Cong Rong) המשתמשים בחתימות נוקלאוטידים ספציפיות למין. חֲזִית. Plant Sci. 9, 1643.

Weiss-Schneeweiss, H., Greilhuber, J., Schneeweiss, GM, 2006. אבולוציה של גודל הגנום ב-holoparasitic Orobanche (Orobanchaceae) וסוגים קשורים. אמ. ג'יי בוט. 93, 148–156.

Westwood, JH, Yoder, JI, Timko, MP, dePamphilis, CW, 2010. האבולוציה של טפיליות בצמחים. Trends Plant Sci. 15, 227–235.

White, T., Bruns, T., Lee, S., Taylor, J., 1990. הגברה ורצף ישיר של גנים ריבוזומליים של RNA פטרייתיים עבור פילוגנטיקה. בתוך: Innis, M., Gelfand, D., Shinsky, J., White, T. (עורכים), פרוטוקולי PCR: A Guide to Methods and Applications. אקדמי

עיתונות, לונדון, עמ' 315–322.
Wicke, S., 2013. אבולוציה גנומית ב- Orobanchaceae. בתוך: Joel, DM, Gressel, J., Musselman, LJ (עורכים), Parasitic Orobanchaceae. שפרינגר, ברלין היידלברג, עמ' 267–286.
Wicke, S., Müller, KF, dePamphilis, CW, Quandt, D., Wickett, NJ, Zhang, Y., Renner,
SS, Schneeweiss, GM, 2013. מנגנונים של הפחתת גנום פונקציונלי ופיזיקלי בצמחים טפילים פוטוסינתטיים ולא פוטוסינתטיים ממשפחת המטאטאים. תא צמח 25, 3711–3725.
Wicke, S., Müller, KF, dePamphilis, CW, Quandt, D., Bellot, S., Schneeweiss, GM, 2016. מודל מכני של שינוי קצב אבולוציוני בדרך לאורח חיים לא פוטוסינתטי בצמחים. פרוק. נאטל. אקד. Sci. ארה"ב 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 תעתיקים של משפחת הצמחים הטפיליים Orobanchaceae חושפים שימור מפתיע של כלורופיל

סִינתֶזָה. Curr. ביול. 21, 2098–2104.
Wolfe, AD, Randle, CP, Liu, L., Steiner, KE, 2005. פילוגניה וביוגיאוגרפיה של Orobanchaceae. Folia Geobot. 40, 115–134.
Worberg, A., Quandt, D., Barniske, A.-M., Löhne, C., Hilu, KW, Borsch, T., 2007. Phylogeny of eudicots basal: Insights from non-coding and DNA המתפתח במהירות. אֵיבָר. צוללנים. Evol. 7, 55–77.
יאנג, ND, Steiner, KE, dePamphilis, CW, 1999. האבולוציה של טפילות ב- Scrophulariaceae/Orobanchaceae: רצפי גנים פלסטידים מפריכים סדרת מעבר אבולוציונית. אן. מיזורי בוט. גארד. 86, 876–893.
Zhang, ZY, 1990. Orobanchaceae, בתוך: Wang, W. (עורך), Flora Reipublicae Popularis Sinica, vol. 69. Bejing, Science Press, עמ' 69–124.
Zhang, ZY, Tzvelev, NN, 1998. Orobanchaceae, בתוך: Wu, ZY, Raven, PH (Eds.), Flora of China, vol. 18 (Scrophulariaceae עד Gesneriaceae). הוצאת המדע, הוצאת הגן הבוטני של בייג'ינג ומיזורי, סנט לואיס, MI, עמ' 229–243.
Zheng, S., Jiang, X., Wu, L., Wang, Z., Huang, L., 2014. אפליה כימית וגנטית שלCistanchesHerba מבוסס על UPLC-QTOF/MS וברקוד DNA. PLoS ONE 9 (5), e98061.