多穗兰属（Polystachya Hook.）是兰科中一个大的泛热带属，分布在非洲、亚洲南部和美洲，其多样性中心在热带非洲。前人对该属物种的研究还没有获得过完整的质体基因组，其整体结构与变异特点不清。此外，该属在兰科中的系统位置仍存在争议和不确定性。
为确定多穗兰属在兰科中的系统位置，武汉植物园东非植物区系与分类学科组与肯尼亚国家博物馆的科研人员对产自肯尼亚的6种多穗兰属植物的质体基因组进行了测序，对它们进行了比较基因组分析，并重建了多穗兰属与兰科其他属植物的系统发育关系。
研究结果表明：（1）6个多穗兰属物种质体基因组为典型的四分体结构（LSC、SSC IRA和IRB），长度介于145,484-149,274 bp。质体基因组共编码106-109个单拷贝基因，所有ndh基因在质体基因组中丢失或假基因化（图1和2）。（2）比较基因组分析显示6个多穗兰属物种质体基因组的IR区存在不同程度的扩张，这种扩张与ndh基因的非正常化有关；仅在Polystachya modesta中IR边界区域发现了约1 kb的反转。此外，筛选出7个可用于开发DNA遗传标记的高变区域（rps19-psbA, trnS-GCU-trnG-GCC, trnG-GCC-trnR-UCU, atpH-atpI, psbT-psbN, rpoA-rps11和trnL-UAG-ccsA），并发现13个具有显著正选择的基因。（3）基于当前质体基因组数据的系统发育分析结果表明：6个多穗兰属植物组成单系，并确定了多穗兰属位于万代兰族（Vandeae）中的系统位置。同时，本研究推断出的兰科族及族以上大多数分类单元的系统发育关系，进一步支持了最新的兰科分子系统（图3）。该研究为多穗兰属的质体基因组研究提供了重要数据，对今后关于该属及多穗兰亚族的系统发育研究和物种演化具有重要意义。
研究成果以“Comparative and phylogenetic analyses of six Kenya Polystachya (Orchidaceae) species based on the complete chloroplast genome sequences”为题发表在国际植物学期刊BMC Plant Biology上。本项工作由中国科学院武汉植物园和肯尼亚国家博物馆合作完成，得到了中国科学院国际合作项目（151853KYSB20190027）、国家自然科学基金项目（32070231）和中-非联合研究中心项目（SAJC202101）的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1186/s12870-022-03529-5
图1 本研究中6种多穗兰属植物的花。A. Polystachya dendrobiiflora Rchb.f.; B. P. adansoniae Rchb.f; C. P. tenuissima Kraenzl. ; D. P. bennettiana Rchb.f.; E. P. modesta Rchb.f. ; F. P. concreta (Jacq.) Garay & H.R.Sweet.
图2 六种多穗兰属植物的质体基因组图谱
图3 基于最大似然法和贝叶斯推断法构建系统发育树
