世界黄芩属系统发育基因组学研究及东亚黄芩属的分类学修订

Scutellaria is a large and cosmopolitan genus of about 360 species currently recognized. Studies of Pharmaceutics reveal that the genus Scutellaria possesses antimicrobial, anticancer, and anti-HIV activity. Studies of Phytochemistry also show that some compounds of Scutellaria are potent insect antifeedants. In China, S. baicalensis and S. barbata are famous Traditional Medicinal Plants, and have been embodied in the Pharmacopoeia. Taxonomic study is essential for the utility and conservation of such an important genus. There are many taxonomic systems for Scutellaria, which are all based on single or a few characters. However, none of them is supported by recent molecular phylogenetic studies. In addition, many species of Scutellaria in East Asia are poorly known in the field. The variation range and evolutionary trend are unclear for the diagnostic characters, which inevitably results in controversial delimitation of species. The present study is mainly based on phylogenomic study of Scutellaria, as well as field investigation, specimen examination, character analysis, palynology, and cytotaxonomy, aiming at constructing a rational taxonomic system for the whole genus of Scutellaria, and making a comprehensive taxonomic revision of the genus in East Asia.

唇形科黄芩属是世界性分布的大属，包含约360种植物。现代医学研究揭示黄芩属植物具有抗菌，抗癌，抗艾滋病毒等多种活性，植物化学分析还揭示其所含的一些化学成分是非常有效的昆虫拒食素。在中国，黄芩和半枝莲两种植物还是著名的传统中药材原植物，而且被收录入了药典。鉴于黄芩属在医学和农业上的重要价值，基础的分类学研究对这一珍贵的植物资源的开发及保护至关重要。黄芩属在分类学历史上曾有很多不同的分类系统，但所有的分类系统都是基于单个或少数几个形态性状，且没有任何一个系统得到了分子系统学证据的支持。此外，在东亚地区，黄芩属野外考察较薄弱，性状的变异幅度，进化式样多不清楚，物种划分也存在较多争议。本研究将基于系统发育基因组学研究，并结合大量的野外考察和标本研究，深入的形态性状分析，孢粉学研究，以及细胞分类学研究，为世界黄芩属建立科学可靠的分类系统，同时对存在物种划分问题的东亚黄芩属进行全面的分类修订。

唇形科黄芩属是世界性分布的大属，包含约360种植物。该属在医学、农业和园艺方面有重要的应用潜力，对其开展基础性的分类学研究具有重要的理论价值和指导意义。本研究主要基于系统发育基因组学研究，并结合大量的野外考察和标本研究，深入的形态性状分析，孢粉学研究，以及细胞分类学研究，旨在建立世界黄芩属科学可靠的分类系统，并对存在物种划分问题的东亚黄芩属进行全面的分类修订。本研究完成了世界黄芩属全面的形态性状分析，从全球尺度探讨了黄芩属叶片被毛和气孔密度等微形态性状与分布区生态因子的关系；组装了黄芩属分布海拔最高的物种藏黄芩的高质量参考基因组，并对属内220个代表物种进行了重测序，组装了叶绿体基因组，并筛选了1386个高分辨率单拷贝核基因片段用于系统发生分析。基于综合的系统学证据，本研究重建了世界黄芩属分类系统，并完成了东亚及泛喜马拉雅地区黄芩属分类修订，考察发现黄芩属新物种2个，发表相关研究论文3篇，出版英文学术专著1部，相关成果为世界黄芩属分类及进一步的系统进化研究奠定了坚实的基础。项目培养植物分类学硕士和博士研究生各1名，为学科培养后备人才也做出了贡献。