被譽為“世界屋脊”和地球“第三極”的青藏高原地區是世界上面積最大、海拔最高的高原。由于高原的隆升導致了周邊環境的劇烈變化，形成了物種擴散的隔離障礙或通道，造成的地表環境和格局的異質化，為物種形成提供了新的生態位，驅動了該地區植物多樣性的快速演化，使其成為世界上著名的生物多樣性熱點地區。在地質和氣候劇烈變化的驅動下，青藏高原很多植物類群發生了快速的輻射進化，表現出豐富的形態性狀多樣化，以適應高原地區極端復雜的環境。由于輻射進化類群分化時間較短，分子序列的變異還沒能夠充分的保留，傳統的分子系統學很難重建其系統關系，成為研究其生物地理和適應性進化的阻礙。基因組成為解決輻射進化類群系統發育關系的重要手段。
風毛菊屬 Saussurea DC. 隸屬菊科菜薊族，約300種，廣泛分布于北半球地區，是典型的高原輻射進化類群。風毛菊屬物種生境復雜多樣，從干冷的高山草甸、高山流石灘到鹽堿地、草原、荒漠，甚至濕地和森林都有分布，最高可到到海拔5000米以上。該屬具有豐富的形態多樣性，如全株密被綿毛或絨毛的的雪兔子亞屬，和具有獨特苞葉的雪蓮亞屬。過去幾十年里，許多學者開展了風毛菊屬的系統分類研究，但該屬物種形態性狀復雜多樣、種間形態界限模糊，分類學存在很大問題。由于經歷了快速的輻射分化，基于基因片段不能提供足夠的分辨率來解決屬內系統關系。
武漢植物園系統與進化學科組在青藏高原科考時，采集了風毛菊屬所有亞屬，開展了葉綠體基因組研究。分析表明，大多數蛋白編碼基因都處于“凈化選擇”狀態，表現出該屬葉綠體基因組的保守性。采用葉綠體基因組生成的不同數據集，即編碼序列和全葉綠體基因組序列，以及核苷酸序列和蛋白序列，并基于序列“串聯”和“聯合”兩種方法進行了多次系統發育重建，極大地提高了風毛菊屬系統發育的分辨率和支持率，結果表明傳統形態學分類的四個亞屬中的三個都不是單系，為適應極端復雜的高原環境，風毛菊屬內物種發生了趨同演化，導致親緣關系較遠的物種之間產生了相似的形狀，因此目前用于分類的性狀并不可靠。通過全葉綠體基因組掃描，鑒定出了7個多態性較高的位點，為群體遺傳學和分子鑒定提供了資源。本研究通過建立不同數據集深入探討了葉綠體基因組不同位置、以及不同序列在解決輻射進化類群系統關系上的效力，為系統基因組學提供了新的思路。
研究論文以“Plastome phylogenomics of Saussurea (Asteraceae: Cardueae)”近期發表在國際著名期刊BMC Plant Biology。（論文鏈接：https://doi.org/10.1186/s12870-019-1896-6）。系統與進化課題組研究生張旭為論文第一作者，孫延霞副研究員具體指導完成。
