日，我所植物系統(tǒng)發(fā)育基因組與生物信息學研究團隊聯(lián)合英國皇家植物園、中國科學院植物研究所在New Phytologist(中科院1區(qū)TOP，IF2024=8.3)發(fā)表了題為“Sliding-window phylogenetic analyses uncover complex interplastomic recombination in the tropical Asia-America disjunct plant genus Hedyosmum (Chloranthaceae)”的學術論文，我所為第一單位，我所李鵬偉副研究員和盧永彬副研究員為共同第一作者，張強研究員為通訊作者。英國邱園Alexandre Antonelli教授、中國科學院植物研究所王偉研究員、我所在讀研究生朱正娟、我所覃信梅助理研究員參與了該研究工作。

質體(葉綠體)是植物進行光合作用的工廠。傳統(tǒng)觀點認為質體基因組為單親(母系)遺傳且不會發(fā)生分子間(同源)重組，質體DNA是植物系統(tǒng)發(fā)育研究中利用最多的分子標記。雖然越來越多的研究發(fā)現(xiàn)在一些植物類群中存在質體雙親遺傳或父系遺傳(滲漏)，但目前自然界中是否真實存在質體間同源重組還不確定。

為弄清楚以上問題，該研究首次提出了基于“滑窗系統(tǒng)發(fā)育分析”檢驗質體間同源同組的方法，并闡明其理論依據(jù)和置信度統(tǒng)計檢驗概率計算。利用該方法在金粟蘭科雪香蘭屬(Hedyosmum)中檢測到強支持重組事件，揭示了重組過程及重組相關物種的時空演化歷史。

圖1 “滑窗系統(tǒng)發(fā)育分析”檢驗質體間同源同組原理示意圖

圖2 雪香蘭屬(Hedyosmum)內的不同進化歷史。a，滑窗方法發(fā)現(xiàn)雪香蘭屬存在三種不同拓撲結構;b，不同窗口以及不同的建樹方法對應的拓撲結構。

圖3 基于兩種不同拓撲結構的雪香蘭分化時間估計(a-b)及歷史時期全球溫度變化(c)

該研究提供了一個強支持的質體分子間同源重組的案例，顛覆了自然界中質體分子間不重組的主流觀點，并警示在基于質體DNA的系統(tǒng)發(fā)育研究中，應檢驗其是否存在譜系間重組的可能性，以免得出片面的甚至錯誤的系統(tǒng)發(fā)育關系。同時，提出了一個檢驗質體分子間同源重組的新方法，這一方法理論上也可用于檢驗核基因等其它分子間同源重組。

該研究得到了國家自然科學基金(31200174)，廣西自然科學基金(2025GXNSFAA069328, 2025GXNSFAA069230, 2021GXNSFAA196049)等項目資助。