Allopolyproid起源rub（Rosaceae）从核糖结合的淀粉合酶I推断（GBSS.我)序列

背景

多倍体和杂交在植物中普遍存在rubL.，大型和分类学挑战性的属。中国人rub主要集中在两个主要部分，二倍体Idaeobatus和多倍体malachobatus.．但是，仍然不清楚是多倍体的自动或齐倍数rub．我们调查了同源物学和结构GBSS.I-1（颗粒结合淀粉合酶I）基因rub代表102个分类群的个人在不同倍增性水平的7（共24个）第7（共12个）部分的第7款中。

结果

根据基因结构和序列差异，我们定义了三个基因变体，GBSS.I-1a，GBSS.I-1B，和GBSS.I-1c。与之相比GBSS.I-1a，两者GBSS.I-1B和GBSS.I-1c有一个较短的第四内含子GBSS.I-1C在第五个内含子中额外删除。对于二倍体，要么GBSS.I-1a或GBSS.在56个类群中检测到I-1b，其中包括82个来自该类群的个体。Idaeobatus，而两种等位基因均存在于r . pentagonus和r . peltatus. 两个同音字GBSS.I-1a和GBSS.I-1B在39个分类群（48个个人）中确定了malachobatus.多倍体。他们也被两方观察到。Dalibardastrum.类群，在一个组。Chamaebatus.分类群，分三个分类群。Cylactis．有趣的是，在三个四倍体征草中观察到所有三种同源物。系统发育树和网络建议，两种片状（I和II），对应GBSS.I-1a,GBSS.I-1B / 1C序列分别。GBSS.来自同一多倍体个体的I-1同源染色体在不同的支持良好的分支中被分离，其中一些同源染色体与其他物种的同源染色体的亲缘关系比它们之间的亲缘关系更为密切。这意味着这些多倍体的同源染色体是由不同的祖先类群所提供的，表明了它们的异源多倍体起源。两种二倍体杂交形成大多数异源四倍体种。早期分化的二倍体种GBSS.I-1a或-1b出现在多倍体形成之前rub．

结论

本研究提供了新的洞察于各分脂对各分脂的源性和进化rub在分子系统发育水平上，与Yüet al.和Lu的分类学处理一致。

属rubL.属于家庭Rosaceae的亚家族Rosoideae，除南极洲外，750-1000种分布在全球范围内[1那2那3.]．Focke [1那2那3.]建立了广泛采用的rub分类学中包含12个亚属，其中最大的3个亚属Idaeobatus那malachobatus.， 和rub（附加文件1）.的数量rub中国物种占亚洲总数的97％。中国已记录200多种物种，其中139种是土着土着[4.]. 根据某些物种的形态特征、染色体数目的进化趋势和物种的分布格局，中国的分类学家[4.那5.那6.]提出了一种新的中文系统安排rub，有八个部分(附加文件1）.这两种分类系统在大多数物种的分类上是一致的，而各区段的排列顺序则与Focke的系统相反(附加文件1）.大多数物种被分为两个主要部分，Idaeobatus和malachobatus.，分别包括11和13小节[5.]．部分Idaeobatus其特点是具有尖锐的刺，针状或刚毛的灌木习性，叶为羽状复叶或单叶，托叶附在叶柄上，花雌雄同体，通常在顶生或腋生花序中，很少单生，小核果从花托中分离[5.那6.]．相比之下，教派的成员。malachobatus.通常是木质用刺，简单的叶子，无肢体，鲜花双性恋和细胞果糖，亚脉冲和脱落，粘附在容器中[5.那6.]．

进化历史rub从不同的分析中推断出的物种已经争论了很长时间。基于形态学和染色体数据，Lu [4.]表明进化在rub从木本植物进入草本植物，并从具有复合叶片到简单的叶子的物种。这个提议与Kalkman的看法一致[7.]．然而，ITS数据与这些假设相矛盾:主要是半草本、单叶物种占据了树木的早期分化位置[8.]．

多倍体和杂交是常见的rub[9.]. 门派的种类。Idaeobatus主要是二倍体（2N= 2X = 14), while sects.malachobatus.那Dalibardastrum.， 和Chamaemorus.都是多倍体(2N= 4X，6X，8X, 14X= 28.那42那56那8.4.) [9.那10那11]．此外，各种杂交和兼职Apomixis在派对中发挥着重要作用。rub，哪种模糊物种界限[9.]．通过染色体核型分析、减数分裂配对和荧光原位杂交(FISH)分析，获得了一组多倍体。malachobatus.已被证明是全多倍体的原点[12那13]．杂交rub不仅发生在来自同一部分的密切相关的物种之间[14那15那16那17那18那19那20那21]但也来自不同部分的物种之间[22那23]．soltis＆soltis [24[提出，通过各特异性杂交和随后的基因组倍增的全多倍体形成已成为高等植物中的重要性模式。因此，基于假设和之前的研究[12那13那25]，我们推测大多数多倍体来源于异源多倍体。这需要强有力的证据来进一步阐明。

为了使用分子数据重建植物多倍体物种的进化历史，有必要处理由Paralogs和Orthologs引起的多基因拷贝的存在和进化命运[26]. 多倍体同源基因的鉴定对于可靠的系统发育重建具有重要意义，同时也为多倍体亲本谱系鉴定和同源或异源形成的推断提供了信息[27]．低拷贝核基因在其它蔷薇科植物中获得成功，为蔷薇科植物的系统发育分析提供了理想的核标记rub复杂。这个GBSS.I基因编码颗粒结合淀粉合成酶I，在大多数二倍体被子植物中都是单拷贝[28]．整个基因由13个翻译的外显子和12内含子组成。系统发育研究表明GBSS.外显子和内含子有助于解决密切相关的属和种之间的关系[26]特别是在检测多倍体远古杂交事件方面[29那30]．在rub和大多数蔷薇科，那GBSS.I基因由两个副基因座代表，GBSS.张,GBSS.I-2，可以通过特定的indels差异化[29那31]．部分GBSS.I-2序列作为一个单拷贝基因，具有较高的系统发育分辨率rub[25]．另外，两种不同的等位基因GBSS.I-1在八倍体中检测到r . chamaemorus，推断这是一种古老的异源多倍体，是由多次杂交事件导致的[30]．人们相信GBSS.I-1基因对揭示其起源和进化非常有帮助rub多倍体。

在这项研究中，我们探讨了效用GBSS.I-1阐明属的进化史rub特别是多倍体的自动或丙醇含量。我们的目标是（i）调查的数量GBSS.张内变异rub在不同的倍性水平上，分析其基因结构并进行同源性鉴定，为多倍体的起源和进化历史提供新的见解rub通过重建系统发育。

基因变异及同源性鉴定GBSS.I-1内部rub

如图所示。1和附加文件2，我们得到了不同的GBSS.I-1变体（GBSS.I-1a，GBSS.I-1B和GBSS.I-1c)rub在不同的倍性水平。基于Yu等人对ortholog的定义[32]，我们进行了原始评估。不同GBSS.I-1变体共享> 90％的氨基酸序列水平，具有显着的电子值（<10⁻¹⁰），并通过与二倍体的参考基因组对准，分布在染色体7的相同区域上R. occidentalis.L. [33)(附加文件3.）.原子学的rub还使用系统发育分析评估二倍体序列。数据集是从我们的GBSS.张序列rub二倍体和来自GBSS.Genbank可用的rosaceae种类的I（1和2）编码区序列。该基质包括378个核苷酸位点，其中141是恒定的，164个在系统发育信息。系统发育树（图。2)把所有蔷薇科植物GBSS.I序列分成两个支持良好的分支，bootstrap值分别为96%和95%。这些分支代表同源基因，对应于GBSS.张,GBSS.I-2根据Evans等人[29]．在里面GBSS.I-1枝，所有的rub二倍体序列在一个良好的支持支(99% BS)，这提供了这些序列的同源性的证据。

对于二倍体，GBSS.I-1a在亚组的种中检测到甲状腺炎那idaeanthi.那Pileati.， 和巫师， 和corchorifolii.，最多刺激剂和洪发生糖物种(图。1那①-④那⑥(也就是这些)，而GBSS.I-1B被检测到潜水所。蔷薇那莱桑， 和corchorifolii.(无花果。1那⑧那⑨，⑬），以及R. ellipticusstafect。刺激剂， 和r . pinfaensis那r . macilentus和r .单纯形stafect。洪发生糖门派的。Idaeobatus(无花果。1那⑤那⑦）.两个都GBSS.I-1a和GBSS.I-1B等位基因已在潜在部分中找到。Alepestres.和Peltati.物种(图。1⑪,⑫)。多倍体之间的基因分型模式不同。黑莓品种‘Arapaho’(4X）派。rub(无花果。1⑮)。两个都GBSS.I-1a和GBSS.在多倍体中检测到I-1B同种型，包括四倍体，六倍倍体和八萜胶的卵泡。malachobatus.(无花果。1, ⑯, ⑰, ⑲-那）.R. Panduratus.有三个等位基因,GBSS.I-1a，GBSS.I-1B和GBSS.I-1C（图。1，⑱），和r . crassifolius只有GBSS.I-1a(未得到序列)(图。1那）.有两个同源物学（GBSS.I-1a和-1b）。Dalibardastrum.那Chamaebatus.， 和Cylactis物种(图。1那-的乐队R. Nyalamensis.未显示）。

基因结构与序列特征

根据基因结构和序列差异，有三个同源体代表GBSS.I-1a，GBSS.I-1B，和GBSS.鉴定I-1C（图。3.）.GBSS.I-1a（例如，从R. Odoratus.,基因库。AF285994)，有一个经典GBSS.I基因结构有8个内含子(全长序列的一部分)。中观察到类似的结构GBSS.I-1B和GBSS.I-1C，但内含子长度之间变化GBSS.I-1a，−1b和-1c。的内含子4GBSS.I-1B和GBSS.I-1C至少比260bp短GBSS.I-1a。检测到额外的缺失的内含子5GBSS.I-1C（图。3.a - c)。此外，还有一个较长的第4内含子GBSS.I-1（图。3.与其他三个亚科相比（图。3.，e-g），与Evans等人的结果一致。[29]．

在将空白视为缺失数据之后，我们获得了195个序列GBSS.I-1基因（表1）.GBSS.I-1a存在于83个个体中，而GBSS.I-1B已在58人中发现。包含五个人拥有的三个分类群GBSS.I-1c。最后一致GBSS.I-1a由1296个核苷酸组成，长度从1139到1234个碱基对。变异性状441个(34.03%)，其中简约信息型257个(19.83%)。序列中4号内含子由517 bp组成，长度在403 ~ 484 bp之间，有188个可变位点。在整个基因比对中出现了7个indels。indels由1-303个核苷酸组成。其中2条较大(一条插入136bp，一条插入303bp)GBSS.I-1A组。

长度GBSS.I-1b从942到1001碱基不等。变异位点234个(22.76%)，1028个核苷酸序列中134个(13.04%)具有简约信息。内含子4包含191 - 249bp的252个核苷酸，65个可变位点。整个基因的比对有4个插入序列，每个包含1到9个核苷酸。的对齐GBSS.I-1C包含913bp，长度范围为760至822 bp，其中仅为11个是可变的。JModeltest建议，Akaike信息标准（AIC）选择的最佳拟合模型是TIM2 + GGBSS.张数据集。

系统发育分析

这GBSS.通过最大似然（ML）和贝叶斯推断（BI）分析生成的I-1基因树在很大程度上形成了一致的树拓扑结构，表明该基因有两个主要的谱系rub（图。4.那5.额外的文件4.那5.）.疏浚我包括四个亚克士（A-D），对应于大多数分类群GBSS.I-1a。如图所示。4.，亚洲亚和硕所说的R. Odoratus.门派的。Anoplobatus那r . fragarioides变量。pubescens.门派的。Cylactis和四个教派。Idaeobatus种所有门派样本。malachobatus.和教派。Dalibardastrum.，以及r . peltatusstafect。Peltati.从教派。Idaeobatus形成具有高载体值（86％BS，1.00pp）的单β（C1）。焦糖悬钩子（C2）来自教派。Cylactis那R. Calycinus.（C3）来自教派。Chamaebatus.， 和r . pentagonus（C4）来自子节。Alpestres.门派的。Idaeobatus（C4）和C1彼此姐姐。四组形成了良好支持的（84％BS，1.00 PP）亚克C. Subclade D包括分段种类甲状腺炎那idaeanthi.那Pileati.， 和巫师，最多刺激剂和洪发生糖从教派。Idaeobatus基于传统分类学的分界不明确(0.76 PP)。组黑莓品种“阿拉帕霍”。rub嵌套在亚克斯D.

Clade II分为六个亚克士（E-J），对应于所有分类赛GBSS.I-1b / 1c以及四个分类群GBSS.I-1A（图。5.）.剩下的教派。Idaeobatus种主要聚为E、G、H和I 4个亚支。corchorifolii.分类在两组e和h1中分散在一起GBSS.I-1A和-1B分别。H2组组成R. ellipticus从subsect。刺激剂和r . pinfaensisstafect。洪发生糖．Subclade G对应于stafect。蔷薇物种（68％BS，1.00 pp）。stapect。莱桑物种和r . macilentus那r .单纯形stafect。洪发生糖形成了亚克铁车I（0.69 pp）。Subclade F包括来自教派的分类群。Chamaebatus.那Cylactis， 和r . pentagonusstafect。Alpestres.从教派。Idaeobatus，以及亚组6个分类单元。Moluccani.从教派。malachobatus.．支持良好的（100％BS，1.00 PP）亚级J由大多数教派组成。malachobatus.分类群GBSS.I-1b和三个类群GBSS.I-1c，与B1组基本一致(图1)。4.）.

系统发育网络

邻接网络图(图。6.)表现出与系统发育树相同的一般模式，对应于GBSS.I-1a和GBSS.I-1b / 1c的GBSS.两个分裂中的I-1序列。这GBSS.I-1a序列可区分4大类:A类(对应于主要组;Idaeobatus图中的子代码。4.），B组（对应于教派。malachobatus.（Dalibardastrum. + subsect.Peltati.) -Cylactis-Chamaebatus.- stafect。Alpestres.亚分支)，C组(小Idaeobatus-Cylactis亚克士），和AnoplobatusD组。GBSS.I-1B被图2中的谱系E-J的物种占据。5.．

直接同源的GBSS.I-1基因rub

当使用核基因重建系统发育时，同源性评估是一个重要的问题，因为同源序列可能导致错误的系统发育推断[34那35]. 我们进行了序列比对和系统发育分析，以测试该基因的同源性和同源性GBSS.I-1.卢梭·古廷等人[26的假设的矫形学达尔序列是因为它们在二倍体和栽培的八倍增草莓基因组中共享相似的位置。这GBSS.张序列rub在不同的基因组之间共享相同的位置(附加文件3.）.从系统发育分析(图。2)，我们观察rub序列属于同一个基因副本，GBSS.I-1，支持其原始状态。

与单副本相比GBSS.I-2在rub[25]，GBSS.I-1基因在属内是复杂的。任何一个GBSS.I-1a或GBSS.I-1b在大多数二倍体中均检测到，而在两种二倍体中均检测到r . pentagonus和r . peltatus，表明它们可能的种间杂交起源。有趣的是，在亚组内根据基因结构发现了不同的同源性。corchorifolii.门派的。Idaeobatus(无花果。1，附加文件2）.四个分类赛GBSS.I-1a和其他三个人GBSS.I-1b，分别聚集成子类E和H1（图。5.）.这两个亚支在基因树上属于II支，与它们的结构差异不一致。我们推测GBSS.I-1b源于GBSS.I-1a在一些二倍体中通过突变。这两个同源体也存在于大多数的多倍体中。malachobatus.那Dalibardastrum.那Chamaebatus.， 和Cylactis（未知的倍率水平）。几个教派。malachobatus.物种甚至有GBSS.I-1a，GBSS.I-1B和GBSS.I-1c。tetraploid.r . crassifolius（教派。malachobatus.)和黑莓品种‘Arapaho’(组。rub)例外，只有一份副本。

195年GBSS.本研究的I-1序列中，有7个包含终止密码子，可能已成为假基因，包含GBSS.I-1a在r . fragarioides变量。pubescens.那GBSS.I-1B INR. Lambertianus.五GBSS.I-1c序列R. Lambertianus.那R. Lambertianus.变量。paykouangensis公司和R. Panduratus.（附加文件2）.所有这些都有外显子区的缺失或插入，导致胡乱突变。五GBSS.I-1C序列，缺少第五个内含子，可能已成为伪原，但它们可能会在最近举起，因为它们尚未导致长分支（图1中左上角的简要文学图。5.）.系统发育树揭示了这一点GBSS.I-1c序列嵌套GBSS.I-1B疏水板（图。5.）.得出结论是合理的GBSS.I-1c型直接来源于GBSS.I-1b突变。中发现内含子丢失GBSS.I-1种不同的分类群基因，如亚家族中的Maloideae [29那31]还有猫熊[36]．在某些物种的Poeae中，GBSS.我的内含子损失被解释为非型突触突录[36]．胡[37]提出了“内含子排除假说”，认为单个内含子可以通过双链断裂（DSB）从多个内含子基因中精确地去除。这个内含子丢失模型可以解释目前的结果。

之间的不一致GBSS.基于i -1的系统发育和传统rub分类

总的来说,GBSS.基于i -1的系统发育在很大程度上支持Yü的分类法，而不是Focke的分类法。结果也与传统的基于形态的分类学产生了一些冲突，与我们之前通过叶绿体和单拷贝核基因的研究一致[25]．这些不一致可能表明有必要使用现代方法进行分类修订。

的分类处理R. ellipticus那R. ellipticus变量。obcordatus， 和r . pinfaensis长期以来已经充满了争议。争议主要集中在两个方面，是否R. ellipticus和r . pinfaensis是否应该合并，以及R. ellipticus变量。obcordatus应该被视为物种r . obcordatus或各种各样的R. ellipticus[2那5.那6.那38那39那40]．就性格差异而言，R. ellipticus在刀片背上有茂密的糖果r . pinfaensis有稀疏的别墅[5.]．相反，差异R. ellipticus和R. ellipticus变量。obcordatus不仅专注于传单形状和大小，还要对生长习惯和栖息地，花序和开花时间进行39]．此外，在花粉特征，RDNA染色体分布和基因组关系中也表现出显着差异[12那39那40]．在这个研究中，有三个r . pinfaensis样品形成了具有簇的强烈支撑的疏水板R. ellipticus和R. ellipticus变量。obcordatus．该分支显示出明显的遗传差异，任何其他物种从两个亚组。刺激剂和洪发生糖(无花果。5.，附加文件5.）.因此，我们支持将它们放入一个单独的系列中elliptici.，教派。idaeanthi.，subg。Idaeobatus作为Focke提出的[2]．

悬钩子属植物单纯形首先是放在系列中吗撒克西subg。Cylactis通过Focke [1]，而Yü等人。[5.Lu＆Boufford [6.把它移到子组。洪发生糖门派的。Idaeobatus因为它的贵重肢体贴在叶柄的基础上。我们的系统发作揭示了这一点r .单纯形形成一个集群r . macilentus门派的。Idaeobatus而不是教派。Cylactis物种(图。5.，附加文件5.）部分支持Yü等人的传统分类治疗。和lu [5.那6.]．然而，这集群形成了一个疏板R小柱stafect。莱桑，这表现出与其他物种的深处分歧。洪发生糖(无花果。4.，附加文件5.）.因此，stafect。洪发生糖清楚地证明是多药。

rubus peltatus.（2N= 2X = 14） 具有盾形单叶、卵形托叶、一花五瓣等独特性状 厘米或更大的直径，但不同于其他种类的门。Idaeobatus[5.那6.那41]．两种物种Ruborum[1[中国的植物群[5.那6.]分别将其分配到subsect中。Peltati.门派的。Idaeobatus．rubus peltatus.透露GBSS.I-1a和-1b等位基因，与大多数四倍体一致malachobatus.物种。在这里，它形成了一个中等支撑力的支系，带有一些亚支。Moluccani.门派的种类。malachobatus.（图。4.那5.那6.）.这表明r . peltatus可能与多倍体密切相关。而且，二倍体物种r . fulvus那R小花瓣， 和r . paniculatus据报道，在主要的多倍体派中发生。malachobatus.[42那43那44]．它需要通过多重研究进一步探讨其合理的分类立场。

Allopolyproid起源rub多倍体

据信杂交在植物形态和进化中发挥着重要作用[24]．染色体数字为各派的可能的混合起源提供了初步证据。malachobatus.．属中的大多数种。Idaeobatus呈现2的染色体数量N= 2X= 14 [9.]．另一方面，在教派中的物种。malachobatus.那Dalibardastrum.和Chamaebatus.据报道有更高的倍性水平(如2N= 4X= 28.for most species;R. Amphidasys，2N= 6X= 42;R. Buergeri.，2N= 8X= 56) (9.]．预测许多品种事件rub与倍性水平的变化相关联。因此，多倍化可能在三个部分的来源中发挥了重要的进化作用。本研究进一步提供了新见解的潜力，尤其是宗派。malachobatus.．

部分malachobatus.

在我们以前的研究中，二价配对是减数分裂配置中最主要的形式，其中一些多价位malachobatus.多倍体[13]．此外，在它们中检测到45s rdNA信号强度的多态性，暗示不同的RDNA网站之间的不同重复拷贝数[12]．这些结果表明一些教派。malachobatus.种可能是异源多倍体起源。在这里,GBSS.来自同一多倍体个体的I-1个同种分散在不同良好的良好支持的枝条上GBSS.I-1基因树(无花果。4.那5.那6.，附加文件5.)，其中一些同源体与其他物种的同源体的亲缘关系比它们之间的亲缘关系更密切，表明这些同源体是由不同的祖先分类群捐赠的。如Wendel & Doyle [45]和《财富》[46在同源多倍体中，被多倍体复制的序列应该是彼此最接近的分支，而在异源多倍体中则分布在不同的分支中。Ge等人在异源四倍体水稻的起源中已经清楚地阐明了这一机制[47]．因此，我们的发现为大多数组的异源多倍体起源提供了有力的证据。malachobatus.物种。该假设表明，两种二倍体杂交以形成大多数同种异体四倍体物种。

部分Dalibardastrum.

部分Dalibardastrum.由于共同发生，物种也是异聚倍数GBSS.I-1a和-1b同源体。卢比斯Tsangorum.和R. Amphidasys在形态上有一些相似之处，如弱的，浓密刚毛的匍匐茎，单叶，顶生或腋生的花序，近总苞，有5到15朵花，而它们分别被报道为四倍体和六倍体[9.]．他们都在教派中有很强的嵌套。malachobatus.集团(无花果。4.那5.那6.，附加文件5.），这表明他们分享来自教派的父母祖先。malachobatus.．此外，没有其他同源体GBSS.在六倍体中发现I-1A和-1B。因此，六倍倍增醇可能来自四倍体而无需进一步杂交，而且只能通过无限的四倍体的配子（4X和2X）.

部分Cylactis

教派的成员。Cylactis形成了一个明显的多系群(Figs。4.那5.那6.，附加文件5.）.它们是匍匐草本植物，有3或5小叶的复叶和几朵簇生或单生的花[6.]．本节包含具有二倍体，四倍体和混音的各种倍性水平[9.]. 不幸的是，染色体数目的检查分类群从来没有报告。它们都有两个GBSS.I-1基因，表明杂交事件可能已经参与起源。特别是在教派中。Cylactis，Apomixis也被发现了[48]因此可能产生不同的倍性水平。

二倍体组的作用。Idaeobatus在进化过程中rub

二倍体教派。Idaeobatus最大的部分在哪里rub，它被认为是一个具有几种不同进化路线的多系类群[25]．在这里,GBSS.基于I-1的系统发育强烈支持我们以前的结果（图。4.那5.那6.，附加文件5.）.这与它的形态多样性是一致的[5.那6.]．大多数二倍体与GBSS.I-1A由急性突然3-9（ - 11） - 含有叶片的叶片和花朵，主要是Corymbs，而底层。corchorifolii.和GBSS.I-1a由单叶组成，其余二倍体有GBSS.I-1b具3-5(−9)小叶或单叶，花在近伞状花序中。特别是,r . pentagonus和r . peltatus与GBSS.I-1a和-1b为单生花，直径较大，分别具掌状3叶和单叶。此外,Idaeobatus物种表现出性和无性繁殖，一些物种可以彼此自由杂交，并产生肥沃的后代[15那16那17那19]．这可能有助于形成新物种，其中包含多倍体。

根据结构差异和系统发育，GBSS.I-1b源于GBSS.通过突变的一些二倍体I-1a，然后在物种之间发生多倍化GBSS.I-1a和1 b。因此，在一定程度上，早分化的二倍体种具有GBSS.在进化中的多倍体形成之前，I-1A或-1B出现rub．那么它们可能经历了自己独特的进化历史，有不同的进化速率[25]．在此过程中，这些多倍体可能会发生各种但常见的二倍化事件[24]因此，同种异体一体化是最常见且稳定的形式rub[9.]．

本研究介绍了属的系统发育rub基于低拷贝核GBSS.I-1基因具有综合的分类群抽样，140rub代表102个分类群的个人在不同倍增性水平的7（共24个）第7（共12个）部分的第7款中。任何一个GBSS.I-1a或GBSS.I-1b在大多数二倍体(除r . pentagonus和r . peltatus有两个等位基因）。Idaeobatus和黑莓栽培品种。rub. 两个同音字（1a and 1b) were observed in majority of polyploids from sect.malachobatus.以及教派。Dalibardastrum.那Chamaebatus.， 和Cylactis物种。系统发育树显示两个分枝I和II，对应于GBSS.I-1a,GBSS.I-1b / 1 c序列。GBSS.来自同一多倍体个体的I-1个同种分散在不同良好的良好支持的枝条上GBSS.I-1基因树，其中一些同源体与其他物种的同源体的亲缘关系较近，表明同源体是由不同的祖先类群捐赠的。根据结构差异和系统发育，GBSS.I-1b源于GBSS.通过突变的一些二倍体I-1a，然后在物种之间发生多倍化GBSS.I-1a和1 b。两种早分化祖先二倍体杂交形成大部分异源四倍体物种。本研究为异源多倍体的起源和属内从二倍体到多倍体的进化提供了新的思路rub在分子系统发育水平上，与Yüet al.和Lu的分类学处理一致。

分类群取样

这rub本研究的分类遵循Yü等人最近的植物治疗方法。[5.Lu＆Boufford [6.[以来，由于这里的大多数物种是本土的。总的来说，我们抽样了139份rub其中85个个体(代表59个分类群)分别来自组的11个亚组。Idaeobatus，一个来自门派。rub，47（代表36个分类委员会）从13分之一的第13款中的6个。alacalobatus，两个来自sect。Dalibardastrum.，一个来自门派。Chamaebatus.，三个来自教派。Cylactis（附加文件2）.这些样品具有证实的倍率水平，包括68个二倍体（2N = 14), one triploid (2N= 21）那37tetraploids (2N= 28.）那three hexaploids (2N= 42）那和one octoploid (2N = 56) (Additional file2) [9.那10那11那49那50那51]．凭证标本保存于四川农业大学园艺植物标本室(此标本室不作索引)。rubus odoratus（2N = 14) [49]亚因素Anoplobatus（几乎对应于yü）也包括在本研究中。来自Family Rosaceae的一些代表性物种被选为小组（附加文件2）.

DNA分离，扩增，克隆和测序

在改性的十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）方法之后，从二氧化硅 - 凝胶干燥或冷冻叶组织中萃取基因组DNA [52]．引物3F（5'-TAC AAA CGA GGG GTT GAT CG-3'）和8R（5'-GAT TCC AGC TTT CAT CCA GT-3'）[30被用来放大GBSS.张基因。本研究设计引物4F (5 ' -ACA AGA GGC AGC ATT AWA CAT cag3 ')和4R (5 ' -GGA AMC AAA AAG AGA GAA TCG GTA AGG-3 ')测序GBSS.张。扩增片段包括第3个外显子3 '端7bp, 4个完整外显子，5个完整内含子，从第8个外显子5 '端7bp。

PCR扩增在PTC-200热循环仪（Bio-rad，Hercules，CA）中进行。25册 μL扩增混合物含20 模板DNA的ng，2.5 10μL × PCR缓冲液（10 毫摩尔·升^− 1.ph 8.0 tris-hcl，50mmol·L^− 1.KCL，1.5mmol·L^− 1.乙二胺四乙酸），1.2 微升氯化镁₂（25 mmolub.l.^− 1.)， dNTP mix 1.4 μL (10 mmol·L^− 1.)，各引物各1 μL (5 μmol·L^− 1.）和1.5 U of pfudna聚合酶（天根，北京）。循环计划开始在94℃下初始预热4分钟，然后在94℃下进行30个循环，45℃，55℃，1分钟，72℃下1.5分钟。PCR在72℃下最终延伸后完成20分钟。

PCR产物在1％琼脂糖凝胶中验证，并通过UNIQ-10柱Microdna凝胶提取套件（Sangon，Shanghai，China）分离并纯化靶产物。对于二倍体，从两个方向直接用Abi Prism 3730自动定序器（Applied Biosystems，California，USA）上的Bigdye 3.1试剂直接测序。特别注意在色谱图中具有重叠峰值的那些网站，因为它们可以指示单独的内部变化（多态性）[53]．如果在正向和反向色谱中检测到明显的重叠信号，则认为该位点在等位基因或拷贝之间具有假定的多态性。这些具有多态位点的产物在a -尾端后用TA克隆，并用试剂盒连接到pMD20-T载体(Takara, Dalian，中国)。使用M13对每个样本进行了3个以上的克隆测序⁺，M13^-引物。多倍体植株和r . peltatus那r . pentagonus分别克隆两条或两条以上的扩增带获得序列。所有序列已提交至GenBank数据库，登录号为MF595603-MF595796（附加文件2）.此外,GBSS.I-1序列R. Odoratus.和其他蔷薇科种从GenBank下载(附加文件2) [29那31那54]．

Orthology识别

识别原例GBSS.I-1基因序列，我们进行了基因序列相似性并进行了系统发育分析。据Yu的说法[32]的同源性定义，通过对二倍体参照基因组的比对，在氨基酸序列水平上进行了鉴定R. occidentalis.L. [33]. 序列同源性分析也证实了系统发育分析使用外显子序列的两个GBSS.我从Rosaceae发布的副本[29]与二倍体中本研究中产生的相应序列一起rub．序列来自Pisum sativum.[55),鼠李catharticus[29]被用作外组。

系统发育分析

我们使用CLC Genomics Workbench v7.5 (CLC bio, Qiagen, Boston, MA)进行序列编辑和组装。外显子和内含子的边界是通过对齐来确定的GBSS.I-1序列R. Odoratus.[29]并在内含子的两端保存'GT'和'AG'。序列用肌肉对齐[56]在分子进化遗传学分析软件（Mega 7.0）中手动调整[57[间隙是否被视为缺失数据。在Mega 7.0计算不同同源物质内和之间的序列变异。

来自所有物种的所得序列首先对释放的爆炸（Blastn）rubus occidentallis.为了确认它们来自于同一GBSS.张轨迹。对于那些具有两种或两种以上扩增子形式的物种，所有克隆和测序序列都包含在MEGA (v7.0)的多序列比对中，以基因型化模式。因为所有的序列，尽管长度不同，都只命中GBSS.在I-1区，它们被视为来自同一基因的不同等位基因GBSS.张。三个主要变种表示为GBSS.I-1a，GBSS.I-1B，和GBSS.得到I-1c，并进行系统发育重建分析。如果在一个物种中检测到两个或两个以上的同源体，则所有的同源体都被纳入该物种。的最佳拟合替代模型GBSS.使用Akaike信息标准（AIC）确定I-1 [58]使用JModelTest v2.1.1[59]．使用IQ-Tree V1.4.2进行最大可能性（ML）树[60那61]．执行一千个常规引导复制以获得分支的置信度值。贝叶斯推理（BI）与MRBAYES V3.2.1进行[62]．马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）算法在6,000,000世代运行6,000,000代，其中三个加热链，样品频率为100.前1,500,000代作为烧伤时丢弃。从组合的树木上计算了疏水概率（PP）。通过ITOL V3（人生互动树）在线工具实现所有树可视化和注释[63]．

系统发育网络可以反映冲突的进化信号并突出标题演化。在这里，为该网络构建了GBSS.I-1数据集，SplitsTree 4.14.2，使用基于未校正的-P.距离矩阵(64]．用1000次重复估计Bootstrap支持。

支持本文结论的数据集包含在其附加文件中。

双：

贝叶斯推断

GBSS.一世：

颗粒状淀粉合酶I

LCNG：

低拷贝核基因

ml：

最大似然

我们非常感谢丹尼尔波特教授，在UC Davis和三名匿名评论者，为此稿件提供了宝贵的建议和评论。我们还感谢李章和尹刘的巨大帮助收集样品。

这项工作得到了中国国家自然科学基金（NSFC授予No.31272134,31460206,31600232和31672114）的支持。

作者笔记

1. 阎王和陈青对这项工作的贡献不相上下。

隶属关系

1. 四川农业大学果树与园艺研究所，四川成都

   闫王，景张，郝茹唐＆小荣王

2. 四川农业大学园艺学院，成都，中国成都

   闫王，清晨，陶辰，景张，文，雅罗，博孙，永张，郝茹唐＆小荣王

3. 西藏农牧学院，林芝

   刘林

贡献

XW构思了这个项目。YW和LL采集样品。YW和QC设计了该研究。YW进行了实验。YW、QC、TC、JZ和WH进行了分子系统发育分析。YW和QC起草了手稿。HT、YL、YZ、BS、XW对稿件进行了修改。所有作者均已阅读并批准出版。

作者的信息

闫王和清陈是这份手稿的共同作者。

通讯作者

对应到王小荣．

伦理批准并同意参与

不适用。

同意出版

不适用。

相互竞争的利益

作者们宣称他们没有相互竞争的利益。

出版商的注意事项

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