近日，中國科學院武漢植物園東非植物區系與分類學科組的科研人員經過全面的資料查詢和數據整理，利用質體基因組測序、組裝、注釋和構建分子系統發育樹等手段，對鞭寄生科（Hydnoraceae）鞭寄生屬（Hydnora）植物開展了系統發育研究。相關成果以“Phylogenetic and comparative analyses of Hydnora abyssinica plastomes provide evidence for hidden diversity within Hydnoraceae”為題，發表在SCI期刊《BMC Ecology and Evolution》上。
鞭寄生科包含鞭寄生屬和牧豆寄生屬（Prosopanche）兩屬。前者從南部非洲分布到阿拉伯半島和馬達加斯加，后者從南美洲分布到中美洲。該科是根寄生的全寄生植物，是最古老的寄生被子植物譜系之一，隸屬于胡椒目（Piperales），與馬兜鈴科（Aristolochiaceae）、細辛科（Asaraceae）、囊粉花科（Lactoridaceae）一起構成該目中有花被的分支。鞭寄生科植物在被子植物中十分獨特，因為它們的形態特征極度喪失，例如葉子或鱗片缺失以及釋放腐爛氣味、吸引甲蟲授粉的能力，因此被描述為“地球上最奇怪的植物”。
根據《熱帶東非植物志》(Flora of tropical East Africa, FTEA)，在肯尼亞已記錄到三個物種，分別是光被鞭寄生（Hydnora. sinandevu Beentje & Q. Luke）、東非鞭寄生（Hydnora. abyssinica A. Braun）和鞭寄生（Hydnora. africana Thunb）。這些物種通常被用作藥物和食物來源，它們的根可以用來制作革制品。據描述，東非鞭寄生在該科植物中的分布范圍最大，從非洲南部分布至東非北部。
本研究首次對鞭寄生科植物的種間質體多樣性進行了研究，報道了來自肯尼亞的7個新的東非鞭寄生的質體基因組，并將它們與來自納米比亞的東非鞭寄生和來自阿曼的阿拉伯鞭寄生（H. arabica Bolin & Musselman）的質體基因組進行了比較。基于鞭寄生科植物更廣泛的采樣和質體基因組重建，本研究對它們的質體基因組結構、密碼子偏好性以及系統發育等方面進行了分析。
研究報道了肯尼亞東非鞭寄生的第一個質體基因組，其具有典型的四分體結構，編碼24個獨特的基因。根據系統發育樹的結果，來自肯尼亞的東非鞭寄生為單系群，且與納米比亞的東非鞭寄生和來自阿曼的阿拉伯鞭寄生一起形成一個分支。然而，東非鞭寄生作為一個整體與阿拉伯鞭寄生嵌套，為并系群。這一結果得到了不同結構的質體基因組共同驗證以及遺傳距離估計的支持，揭示了非洲鞭寄生屬物種中潛在的多樣性。
研究得到國家自然科學基金項目(31970211, 31961143026)、中國科學院國際合作項目(151853KYSB20190027)、中國科學院中非聯合研究中心項目(SAJC202101)和中國政府獎學金項目(中國科學院大學)的資助。肯尼亞籍學生Elijah Mkala、來自德國的Matthias Jost和武漢植物園在讀博士研究生董翔為第一作者，胡光萬研究員為通訊作者，幾名學生也參與了這項研究。
圖1 肯尼亞東非鞭寄生的質體基因組和它的花
圖2 基于83個質體-位點數據集的肯尼亞東非鞭寄生的系統發育位置
