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摘要
帚地黄属（列当科、马先蒿族）由大约70种半寄生物种组成，分布于北美洲、中美洲和南美洲。以前的系统发育研究不包括热带物种，也不对密切相关的属进行全面采样，限制了我们对这些谱系的系统理解。我们从来自51个帚地黄属物种和5个曾经被认为与帚地黄属同属的属（烛樽花属、沙地黄属、栎地黄属、光茎栎地黄属和刷羽花属）的179个个体中生成了更新的系统发育假说，特别关注代表性不足的中美洲和南美洲类群的采样。系统发育分析基于六个cpDNA区域（rbcL、matK、trnT(UGU)-trnF(GAA)、rps2、rpoB和psbA-trnH）和四个核区域（ITS、PPR-AT1G09680、PPR-AT3G09060和PPR-AT5G39980）并使用最大似然法和贝叶斯推理方法进行。此外，我们的数据被添加到之前发布的列当科范围的数据集中，以使用最大似然揭示这些谱系在全面的系统发育背景中的位置。我们的结果揭示了一个受到强烈支持的南美帚地黄属进化枝，它是来自北美西南部和墨西哥的类群的姐妹，并包括独特的巴西和安第斯进化枝。刷羽花属是巴西的一个蜂鸟授粉属，它嵌套在巴西帚地黄属分支中，并得到了强有力的支持。我们证实了叶绿体和核分区之间的不一致，特别是关于早期分歧谱系在帚地黄属中的位置。单一型的烛樽花属属，曾经被包括在帚地黄属中，现在被归入列当科Buchnereae族中，这一位置得到了花药形态的进一步证实。列当科由来自热带地区的许多物种组成，这些物种尚未纳入系统发育研究，我们的研究强调了对这些谱系的放置进行更全面采样的重要性，以澄清分类学、生物地理学和性状进化。关键词：烛樽花属，半寄生，蜂鸟授粉，唇形目，玄参科。
引言
密集采样、广泛的系统发育研究提供了研究宏观进化过程的框架（例如Smith和Donoghue2008；Edwards和Smith2010；Tank等人2015；Lu等人2018）；然而，如果没有开放获取序列数据，它们可能缺乏未充分研究的分类群的代表性。最近对被子植物最大的寄生分支列当科（Mortimer等人2022）的系统发育综合，使用这样的框架来探索多样化动态和向全寄生的转变，并强调我们分类学知识中的关键差距。而Mortimer等人（2022）能够对列当科约40%的物种多样性进行采样，许多谱系缺乏可用数据，特别是小属（5个物种）以及来自古热带和新热带的属，突出了需要研究关注的领域。需要分类学研究的属之一是帚地黄属（列当科），是马先蒿族第三大属的分类单元，包括70个半寄生物种，其中近一半尚未纳入系统发育分析。大约有40个物种出现在北美洲，仅限于该大陆东部，主要出现在美国南部和东部的沿海平原（Canne-Hilliker1988），包括几个濒临灭绝的类群（Neel和Cummings2004；Pettengill和Neel2008、2010、2011）。其余物种分布在中美洲和南美洲，多样性中心位于秘鲁和玻利维亚安第斯山脉的普纳群落，以及巴西东南部，其中许多物种仅限于米纳斯吉拉斯州支离破碎的坎波斯鲁佩斯特雷斯（Souza等人，2001年）。在其分布范围内，Agalini物种常见于草原、稀树草原和其他缺乏封闭树冠的开放植被栖息地（Werneck2011）。虽然大多数帚地黄属物种出现在排水良好的土壤中，但有些物种出现在潮湿的栖息地、盐沼或湿地中。几乎所有北美洲和中美洲物种都是一年生植物（其中两种是多年生草本植物，A.linifolia(Nutt.)Britton和A.gypsophilaB.L.Turner），而南美洲物种的习性差异更大，包括纤细的一年生植物、suffrutescent和多年生植物和大型灌木（Canne-Hilliker1988）。这些物种的习性差异很大，木质感的存在在典型草本列当科植物中是不寻常的，与北美草本物种形成鲜明对比（Canne-Hilliker和Kampny1991）。北美品种的帚地黄属通常具有粉白色至玫瑰紫色的钟状花冠，内含雄蕊，而南美品种则有粉红色至玫瑰紫色的钟状花冠，内含雄蕊，或狭窄、管状、红色/猩红色花冠，外露雄蕊（Canne-Hilliker1988；图1）。帚地黄属与列当科其他属的关系尚不清楚。早期研究将帚地黄属与烛樽花属、光茎栎地黄属一起归入灵丛草属(1837)。沙地黄属、栎地黄属、焰地黄属、黑决明属、耳地黄属和披针叶帚地黄属，作为玄参科成员（Bentham1846；Pennell1913）。该科后来被解散，导致帚地黄属和其他半寄生类群转移到列当科（Wolfe1999；Olmstead等人2001，Tank等人2006年综述）。虽然灵丛草属这个名字被广泛使用，但它与爵床科中的蒙丛草属同义（Lanjouw1961），而帚地黄属这个名字已经被Britton（1913）和Pennell（例如，1913、1928、1929）使用过，开始使用。在gerardioid属中，光茎栎地黄属、沙地黄属、栎地黄属、焰地黄属和黑决明属已被认为是独立的属（sensu Pennell1928）。烛樽花属（图2）是一种单型属，分布范围从巴拿马到巴西，其位置一直不确定。虽然一些分类学文献使用帚地黄属-hispidula这个名称（例如Canne1980；Canne-Hilliker1988；Souza等人2001；Souza和Giulietti2009），但烛樽花属(Mart.)Pennell已被世界植物志在线(wfoplantlist.org)接受。刷羽花属-Campestris(Mart.)Benth.是E.splendida J.C.Mikan的异名（Souza和Giulietti2009），被确定为北美帚地黄属样本的姐妹（Bennett和Mathews2006；McNeal等人2013；Mortimer等人）2022）。需要对刷羽花属和帚地黄属进行额外采样，以澄清这种蜂鸟授粉的巴西属的位置（图2）。
如图1.帚地黄属的花变异，显示钟状花冠（A-B）和漏斗状管状花冠（C-F），包括雄蕊（A-D）和外露雄蕊（E-F），颜色从淡粉色到红色变化/品红。A.帚地黄属-kingsii；大开曼岛（照片：Maribeth Latvis）。B.帚地黄属-genistifolia;巴西（照片：Maribeth Latvis）。C-D.帚地黄属-lanceolata;；秘鲁（照片：Maribeth Latvis）。E.帚地黄属- scarlatina；玻利维亚（照片：Judith Canne-Hilliker）。F.帚地黄属- angustifolia；巴西（照片：Maribeth Latvis）。
如图2.刷羽花属(A)和烛樽花属(B)的花型，这两个gerardioid属在分类学上与帚地黄属相混淆（照片：Maribeth Latvis）。帚地黄属内的属和亚属分类已进行了广泛修订。Pennell（1929）最初提出了五个属，但后来将它们重新限制为三个属，五个亚属（1935）。基于营养和种子形态以及核型的工作导致了进一步修订，并认可了五个属：帚地黄属Electae Canne-Hilliker属、A.Heterophyllae Canne-Hilliker属、A. Linifoliae Canne-Hilliker属、A. Purpureae Canne-Hilliker属和A.Tenuifoliae Canne-Hilliker属，A.紫花属内有3个亚属：A.Pedunulares Canne-Hilliker亚属、A.Purpureae Canne-Hilliker亚属和A.Setaceae CanneHilliker亚属（Canne1979、1980、1981、1983、1984；Canne-Hilliker1987、1988；Stewart和Canne-Hilliker1998）。Neel和Cummings(2004)使用三个叶绿体DNA(cpDNA)区域（rbcL、matK和ndhF）检查了15个北美帚地黄属，为之前基于形态的分类提供了有价值的测试。支持A.section Erectae的单系性，而A.section Purpureae和A.section Heterophyllae是多系的，尽管有限的分类单元采样和低序列变异阻碍了关于其他科和亚科的结论。Pettengill和Neel(2008)通过用额外的cpDNA区域（rpoB、rps2、trnT-trnF、psbA-trnH）和核ITS区域补充这些数据，并通过扩展分类单元采样以包括29个北美帚地黄属物种，提供了更全面的系统发育框架来自每个物种的所有分段和多个个体。当对每个物种的多个种质进行分析时，许多北美物种形成单系群（Pettengill和Neel2008），而例外情况（例如A.acuta Pennell，联邦保护物种）直接影响保护状态（Pettengill和Neel2011）。Pettengill和Neel(2008)恢复了6个主要分支，但它们之间的分支顺序缺乏足够的分辨率，并且很少有先前限制的部分和子部分被恢复。鉴于这些发现，有必要根据扩展的系统发育分析进行更新的分类。在后续研究中，Pettengill和Neel(2010)使用北美帚地黄属作为模型分支，进一步证明了所提出的条形码区域在区分稀有同属物种方面的功效。虽然上面回顾的研究极大地促进了对这个分类学上困难的属的理解，但南美洲和中美洲的帚地黄属没有被采样，从而遗漏了该组内的显着多样性。为了充分评估该属的单系性，需要将刷羽花属和烛樽花属纳入其中，并在帚地黄属地理范围内进行全面采样（Canne1980；Pettengill和Neel2008）。本研究的目的是阐明帚地黄属内部以及与密切相关的属（烛樽花属、沙地黄属、栎地黄属、光茎栎地黄属和刷羽花属）的系统发育关系，解决列当科马先蒿族的主要分类学空白之一（Mortimer等，2017）。2022）。通过添加来自加勒比海和中美洲和南美洲的先前未采样的物种，这种显着改进的系统发生假说将为该属的重新分类以及涉及历史生物地理学、多样化和性状进化的后续研究提供一个框架。此外，南美洲和中美洲的几种帚地黄属物种受到地理限制，出现在受威胁的栖息地，例如安第斯普纳群落和巴西Cerrado（Ratter等人，1997），对该属进行良好采样的系统发育是重要的第一个研究。指导未来保护工作和由此产生的政策决策的步骤，如Pettengill和Neel（2011）。
材料与方法
分类单元采样——在这里，我们提出了基于DNA序列的系统发育假说，涉及51个帚地黄属物种和曾经被认为与帚地黄属同属的5个外群属（gerardioid属：烛樽花属、沙地黄属、栎地黄属、光茎栎地黄属和刷羽花属）。我们使用了北美分类群的现有数据（Neel和Cummings2004；Pettengill和Neel2008）以及我们自己的来自南美洲、中美洲和加勒比地区的分类群数据，以及最近描述的来自佛罗里达州的物种A.flexicaulis Hays（2010）。本研究的所有新采样标本都是在获得适当许可的情况下合法采集的。除了Pettengill和Neel(2008)中采样的7个cpDNA和1个核区域外，我们还添加了来自五肽重复(PPR)基因家族的3个低拷贝核位点(Yuan等人，2009)：PPRAT1G09680、PPR-AT3G09060、和PPR-AT5G39980，已在马鞭草属（马鞭草科）（Yuan等人，2010）和风铃草属（桔梗科）（Crowl等人，2014）的物种水平上成功使用。除了对gerardioid属进行集中系统发育分析外，我们还将数据添加到Mortimer等人的密集采样列当科超级矩阵中。（2022）了解这些血统在更广泛的家庭背景下的位置。我们在这项研究中纳入了179个个体，代表51个帚地黄属物种（重点包括之前未采样的南美和中美洲类群）、四种刷羽花属、烛樽花属-hispidula和4个其他外群类群（光茎栎地黄属-pedillaryia、光茎栎地黄属-pectinata、沙地黄属-wrightii和栎地黄属-macrophylla）（附录1）。鉴于本研究的目标，我们努力将刷羽花属和烛樽花属纳入其中，其中包括刷羽花属的多个物种以及来自巴西和巴拿马的烛樽花属-hispidula种质。北美帚地黄属种的DNA是从J.Pettengill和M.Neel获得的，此外还有外群光茎栎地黄属-pedillaryia、光茎栎地黄属-pectinata、沙地黄属和栎地黄属。这项研究依赖于Pettengill和Neel(2008)中使用的北美帚地黄属和外群物种的相同种质。我们的采样代表了帚地黄属的每个部分和亚部分，跨越了该属的地理范围，并且尽可能地包括每个物种的多个个体，以尝试将物种视为可检验的假设（Baum1998；Pettengill和Neel2008）。然而，对于地理上受限制的物种（例如满天星，伊坦本西星，金丝星）和一些难以获得的安第斯物种，每个物种使用一个个体。值得注意的是，极度濒危的帚地黄属-acuta现在被认为是A.decemloba的同义词，因为它缺乏遗传和形态上的独特性（Pettengill和Neel2011）。DNA测序和比对——按照制造商的说明，使用QIAGEN DNeasy 植物迷你套件（Qiagen Corporation，巴伦西亚，加利福尼亚州）提取在巴西收集的硅胶干燥材料，但将AP1缓冲液中的孵育时间延长至过夜。其他二氧化硅干燥材料和植物标本是使用改进的CTAB方案提取的（Doyle和Doyle1987）。我们扩增并测序了六个叶绿体区域（rbcL、matK、trnT(UGU)-trnF(GAA)、rps2、rpoB和psbA-trnH）、核核糖体ITS和来自五肽重复(PPR)基因的三个单拷贝核位点系列（AT1G09680、AT3G09060、AT5G39980）（表1）。用于cpDNA和ITS扩增和Sanger测序的PCR谱和引物大多遵循Pettengill和Neel(2008)以及其中引用的参考文献。根据Yuan等人中概述的方案对假定的单拷贝核PPR位点进行扩增和测序。（2009、2010）。对于某些类群，降解的DNA提取需要使用内部引物来扩增大于800bp的区域（例如rbcL，表1）。选择来自PPR基因家族的三个核位点（AT1G09680、AT3G09060、AT5G39980、Yuan等人，2009）是因为它们已证实具有直系同源性和属内变异性（Yuan等人，2010年；Crowl等人，2014年）。按照Yuan等人概述的方案，使用单个正向和反向引物对进行PCR扩增和Sanger测序（表1）。（2010）。在使用不同的引物组合和PCR试剂反复尝试后，我们对植物标本中的这些区域进行扩增和测序的成功有限。因此，为这些区域获得的序列被纳入我们的数据矩阵中，不成功的加入被编码为缺失数据。所有PCR产物均使用ExoSAP-IT（Affymetrix，圣克拉拉，加利福尼亚州，美国）进行纯化，并在ABI3730XLDNA测序仪（Applied Biosystems，富勒顿，加利福尼亚州，美国）上按照制造商的方案在大学生成序列佛罗里达州跨学科生物技术研究中心。使用Sequencher 4.5（GeneCodes，安娜堡，密歇根州，美国）或Geneious 5.3.4（Biomatters Ltd，奥克兰，新西兰；Drummond等人，2011）编辑色谱图。使用MAFFT版本6（Katoh等人2005）使用默认设置比对序列，然后在Se-Al 2.0a11（Rambaut2002）或Geneious5.3.4中手动调整。难以推断核苷酸同源性的比对部分，以及数据不完整的基因的开头和结尾（接近0.2的间隙阈值），被手动排除在随后的系统发育分析之外。差距被编码为缺失数据并从分析中排除。表1.用于PCR和Sanger测序的引物；引物序列；原始引用。
尽管串联重复ITS中的不同拷贝可能会混淆系统发育推断（例如NietoFeliner和Rossello2007），但我们通过直接使用两个引物对（ITS1和ITS4，或ITS4和ITS5；表1）进行Sanger测序一致获得了干净的ITS序列。当色谱图中偶尔鉴定出多态性位点时，它们被编码为IUPAC模糊碱基，并在分析中被视为不确定性。正如袁等人所言。(2010)，由于PPR位点中假定的个体内等位基因变异而导致的多态性位点，当发现时，也被编码为不明确的字符。列当科范围内的采样——我们从Mortimer等人那里获得了核苷酸比对。(2022)对于三个叶绿体区域rbcL、matK和rps2，以及一个核区域ITS。我们的序列被添加到列当科范围的数据集中，并使用MAFFT版本7.49（Katoh和St和ley2013）在Geneious Prime2022.1.1的默认设置下重新比对（http://www.geneious.com，Kearse等人2012）。泡桐科（列当科的同属姐妹）的序列（Refulio-Rodriguez和Olmstead2014）充当外类群。系统发育分析——我们构建了组合叶绿体数据集（rbcL、matK、trnT(UGU)-trnF(GAA)、rps2、rpoB和psbA-trnH）和组合叶绿体1核数据集（rbcL、matK、trnT(UGU)trnF(GAA)、rps2、rpoB和psbA-trnH、ITS、AT1G09680、AT3G09060和AT5G39980)。每个核区域（ITS、AT1G09680、AT3G09060和AT5G39980）也进行了独立分析。对于每个数据分区，我们分析了每个物种仅包含一个个体的缩减数据集和每个物种包含多个个体的扩展数据集。前者拥有更完整的数据矩阵，而后者则有更大比例的个体缺失一个或多个基因区域的数据。为了将每个物种表示为简化数据集中的单个尖端，从每个比对中删除了同种序列，保留了跨区域覆盖率最高的种质。为了进一步减少缺失数据，在某些情况下，通过组合同一物种的不同种质的区域来创建嵌合尖端（例如来自帚地黄属-lanceolataJCH2663的trnT-trnF和来自帚地黄属-lanceolataMLPE01的AT1G09680）。表2和表3分别描述了缩减和扩展数据集的数据分区。我们使用在IQ-TREE版本1.6.12(Nguyen等人2015)中实现的ModelFinder(Kalyaanamoorthy等人2017)来使用BIC为所有数据集的每个分区找到最佳拟合替换模型，从而允许每个分区都有自己的进化模型速度。使用超快速引导（UFBoot，Minh等人，2013年；Hoang等人，2018年）对所有数据集进行分区最大似然(ML)分析，并使用IQ-TREE进行1000次重复，以评估进化枝支持度。表2中报告了为每个数据分区选择的模型（针对缩减数据集）和表3（针对扩展数据集）。应该指出的是，来自标准非参数引导程序(BS)的引导程序支持值（在之前的帚地黄属系统发育分析中实现）（Neel和Cummings2004；Pettengill和Neel2008）比使用UFBoot的超快速引导程序（在结果），并且这些值不能与我们的支持值直接比较（Minh等人2013）。我们认为使用UFBoot获得95%支持的进化枝具有中等支持，这对应于使用标准非参数引导的70-80%BS支持（Minh等人，2013）。表2.简化数据分区列表，显示各个区域的核苷酸位置和分析的串联分区的比对长度（无间隙）（以bp为单位）、每个分区的序列数以及使用ModelFinder推断的序列进化模型（Kalyaanamoorthy等人，2017）。
表3.扩展数据分区列表，显示各个区域的核苷酸位置和分析的串联分区的比对长度（无间隙）（以bp为单位）、每个分区的序列数以及使用ModelFinder推断的序列进化模型（Kalyaanamoorthy等人，2017）。
所有分析的拓扑均在FigTree1.4.4中可视化(http://tree.bio.ed.ac.uk/software/figtree/）。所有系统发育分析的所有补充图、fasta文件以及输入和输出文件都存档在Dryad数字存储库中（Latvis等人，2024年）。列当科范围的数据集由Mortimer等人的采样组成。(2022)结合我们的matK、rbcL、rps2和ITS数据，并以与上述以帚地黄属为重点的ML分析类似的方式进行分析。我们构建了组合叶绿体数据集(matK1rbcL1rps2)和组合叶绿体1核数据集(matK1rbcL1rps21ITS)，并分别在IQ-TREE和ITS中进行了ML分析。ModelFinder用于查找每个分区区域的最佳拟合替代模型。表4中报告了分区和模型。使用IQ-TREE使用超快自举（UFBoot、Minh等人，2013年；Hoang等人，2017年）进行分区ML分析，重复1000次。使用MrBayes3.2.7a(Ronquist等人2012)对简化的帚地黄属数据集（每个物种一个个体，具有更完整的矩阵）描述的每个数据分区进行贝叶斯系统发育分析。我们使用PartitionFinder2（Lanfear等人，2017）找到在MrBayes中实现的最佳拟合替换模型，使用贪婪算法（Lanfear等人，2012）和BIC进行模型评估，假设链接分支长度（补充材料，Latvis等人，2017）。2024）。每个分析均由30,000,000代的两次独立MCMC运行组成，其中有四个链（一个加热，三个冷），链温度为0.2。每1000代对树木进行一次采样，前25%作为老化被丢弃。通过检查两次运行的分裂频率的平均标准偏差来评估分析的平稳性。
结果
序列和矩阵——表3报告了删除间隙后的比对大小和替换模型。上述以帚地黄属为中心的数据集排除了烛樽花属-hispidula，因为初步分析显示其位置位于其他外类群的外部，具有极长的分子分支长度。为了进一步阐明烛樽花属-hispidula的位置，该分类群被纳入列当科范围的分析中。表4提供了列当科范围分区和最佳拟合替代模型的详细信息。表4.列当科范围内的数据分区列表，显示各个区域的核苷酸位置和连接分区的分析比对长度（无间隙）（以bp为单位）、每个分区的序列数以及使用ModelFinder推断的序列进化模型（Kalyaanamoorthy等人，2017年）。
系统发育分析——所有检查的拓扑都为帚地黄属的单系提供了强有力的支持，其中包括刷羽花属，刷羽花属在内群内嵌套良好，并且与巴西帚地黄属物种密切相关，得到高度支持（图3-6）。对帚地黄属分支的进一步讨论现在还将包括刷羽花属的通用构建体。一般来说，我们首先讨论机器学习分析的结果，然后讨论贝叶斯推理的结果。对于我们以帚地黄属为中心的数据集的缩小版和扩展版，我们恢复了cpDNA和核分区之间得到充分支持的差异。我们首先讨论基于缩减数据集的cpDNA1nuclear组合分区的结果，然后强调cpDNA和ITS缩减分区之间的关键差异。缩减后的帚地黄属数据集缺失数据最少，UFBS值更可能反映有机关系。接下来，我们讨论扩展的帚地黄属数据集，该数据集每个物种都有多个种质，但缺少更多数据，以评估所描述物种的单系性。我们将重点放在分析的PPR位点上的核ITS拓扑上，因为ITS区域具有更好的分类单元采样。补充材料中提供了缩减版（图S1-S3）和扩展版帚地黄属数据集（图S4-S6）的PPR位点的单独拓扑（Latvis等人，2024年）。对于简化的帚地黄属数据集，通过cpDNA+核分区恢复了两个进化枝（图3）：1）支持较差的北美进化枝，包括A.sectionsEectae、Heterophyllae（以A.auriculata为代表）、Linifoliae、Purpureae和Tenuifoliae(UFBS=59%)，代表了Pettengill和Neel(2008)中采样的生物多样性的大部分，以及2)一个由来自A. Heterophyllae 属(A.heterophylla(Nutt.)Small ex Britton和A.calycina Pennell姐妹的两个物种组成的分支到所有南美帚地黄属物种的进化枝（UFBS=100%）（图3）。得到良好支持的南美分支（UFBS=96%）包括巴西分支（UFBS=98%）和主要是安第斯分支（UFBS=100%）（图3）。如前所述，刷羽花属物种属于巴西分支，形成适度支持的分支(UFBS=94%)。帚地黄属-genistifolia(Cham.和Schltdl.)D’Arcy是一个广泛分布于巴西南部、阿根廷、智利和玻利维亚的物种，主要属于安第斯支系。添加三个单拷贝核PPR位点，尽管采样不完整，但未能解决北美主要谱系之间的分支顺序，支持值仍低于UFBS75%。与北美帚地黄属物种之间的几个得到充分支持的关系相比，我们通常观察到巴西和安第斯分支中密切相关的物种之间的分子分支长度短和序列变异低，并且大多数物种水平的关系在当前数据集中仍不清楚（图3）。例外情况包括A.stenantha(Diels)D'Arcy和A.lanceolata Ruiz & Pav.)D'Arcy之间的密切关系，以及刷羽花属-splendida J.C.Mikan和E.caesarea(Cham.和Schltdl.)V.C.Souza之间的密切关系（两者均UFBS=99%）。至于首次纳入分子系统发育分析的北美物种，A.flexicaulis(2010)属于A.Eectae属，并且似乎是A.obtusifolia Raf的姐妹。（UFBS=100%）。帚地黄属-kingsii与A.maritima(Raf)在A.Purpureae亚属(UFBS=100%)中具有高度支持的姐妹关系。帚地黄属-albidaBritton和Pennell是来自加勒比海的另一个物种，似乎也与A. Purpureae sensu stricto亚属密切相关，但没有强大的UFBS支持。帚地黄属-gypsophila被置于A.Pedunulares亚组中，并与A.strictifolia(Benth.)Pennell和A.pedunularis(Benth.)Pennell处于高度支持的进化枝(UFBS=99%)中。从简化的帚地黄属数据集的cpDNA分区中恢复的关系（图4）与上述cpDNA+核分区中恢复的关系相似，形成了主要是北美分支和南美分支+A.heterophylla和A.calycina。然而，在cpDNA拓扑中，北美分支得到了高度支持（UFBS 98%），并再次显示A.filicaulis(Benth.)Pennell和A.divaricata(Chapm.)Pennell(A.sectionTenuifolieae)是其余分支的姐妹。北美物种（图4）。相反，ITS拓扑（图5）将A.filicaulis和A.divaricata视为其他帚地黄属（包括所有北美和南美物种）的姐妹，支持度很高（UFBS 99%）。ITS数据集中不支持cpDNA数据集建议的北美分支，北美物种形成一个节点支持较差的等级，导致包含南美物种+A.heterophylla(UFBS 99%)的高度支持分支。A.calycina的ITS序列数据缺失，因此我们无法将该分类单元放在A.异叶木节中。此外，在北美物种中，cpDNA和ITS简化数据集之间存在一些有充分证据支持的不一致情况。值得注意的是，A.setacea(J.F.Gmel.)之间的密切关系。和A.plukenetii(Elliott)Raf.ITS拓扑（图5）不支持基于cpDNA数据集（UFBS100%，图4）和形态学（Canne1983）的分析，其中该物种分为两个独立的分支：A.plukenetii和A.tenuifolia（Vahl)、A.albida、A.maritima和A.kingsii(A.subsectionPurpureae)、A.laxaPennell(A.subsectionSetaceae)和A.gattingeri(Small)SmallexBritton(A.sectionElectae))(UFBS 97%)，以及A.setacea和A.fasciculataElliott)、A.purpurea(L.)Pennell和A.paupercula(A.Gray)Britton(A.subsectionPurpureae；UFBS 96%)。这些树基于以帚地黄属为中心的扩展分区，每个物种都有多个种质，每个树都显示了南美支系的姊妹支异叶异叶A.组（A.calycina和A.heterophylla）的成员，该支系由大力支持的巴西支系（包括刷羽花属）和主要组成。安第斯分支。扩展分区中的树通常揭示了在简化的帚地黄属数据集中显示的组合（图S5）、cpDNA（图S6）和ITS（图S7）之间有良好支持的不一致实例（例如，冲突的位置）A.setacea和A.plukenetii)，沿该属主干的分辨率较差。然而，cpDNA+核扩展树（图S7）显示A.filicaulis和A.divaricata（A.sectionTenuifolieae）是帚地黄属其余部分的姐妹，并且是导致南美分支+的等级A.calycina和A.heterophylla，相似缩小和扩大的ITS分区（图5和图S9）。相反，扩展的cpDNA拓扑显示了一个支持较弱的北美分支，其中包括A.filicaulis和A.divaricata（UFBS59%，图S8），而这种关系在具有更多数据的简化cpDNA分区中得到了更强的支持（UFBS98%，图4）。
如图3.IQ-TREE的最大似然共识树基于简化帚地黄属数据集的级联cpDNA+nuclear分区。分支上方的数字表示基于1000个引导复制的UFBS支持。章节和小节均采用颜色编码。
如图4.基于cpDNA划分的IQ-TREE的最大似然共识树，用于简化的帚地黄属数据集。分支上方的数字表示基于1000个引导复制的UFBS支持。章节和小节均采用颜色编码。
如图5.基于ITS分区的IQ-TREE的最大似然共识树，用于简化的帚地黄属数据集。分支上方的数字表示基于1000个引导复制的UFBS支持。章节和小节均采用颜色编码。当检查我们扩展的帚地黄属分区中每个物种的多个采样个体之间的关系时，大多数所描述的北美物种形成了独特的、得到良好支持的进化枝，而大多数南美物种是多系的（图S7-S9）。Pettengill和Neel(2008)描述了北美物种中一些不明确的物种界限，特别是极度濒危的A.acuta与A.decemloba(Greene)Pennell和A.tenella Pennell的多系。此外，A.harperi种质在cpDNA扩展分区中的不同位置被解析（或者与A.gattingeri一起，或者在与A.fasciculata、A.purpurea和A.paupercula的进化枝中，图S8），并且一起在ITS扩展了分区（图S9），这使得Pettengill和Neel（2008）假设了涉及A.harperi的叶绿体捕获场景。所有基于扩展分区的树都显示出一个高度支持的分支，包括在相对较长的分支上的A.kingsii和A.maritima(UFBS>99%，图S7-S9)的种质；然而，种质本身并不形成与每个物种相对应的进化枝，并且它们之间几乎没有分子分化。
如图6.圆形插图树（左下）描绘了基于列当科范围数据集（903个物种）的cpDNA+核分区的IQ-TREE的最大似然共识。列当科内的族采用颜色编码。星星表示详细的、扩展的系统发育的位置：帚地黄属、刷羽花属和其他gerardioid属嵌套在马先蒿族中（右上角为红色），而烛樽花属嵌套在Buchnereae族中（右下为蓝色，烛樽花属以粗体蓝色文本表示）。扩展树上分支上方的数字表示基于1000个引导复制的UFBS支持。PPR-AT1G09680、PPRAT3G09060和PPR-AT5G39980的各个基因树（图S1-S6）各自包含一个高度支持的南美分支（UFBS>95%），其中包括刷羽花属，与其他数据集和分区一致；然而，它们通常具有较低的UFBS支持值和有限的分类单元采样，从而无法得出关于在其他数据集中具有冲突位置的分类单元的位置的结论（例如，A.filicaulis、A.divaricata、A.harperi以及北美分支与等级）。使用MrBayes对简化的帚地黄属数据集进行贝叶斯推理分析的结果与使用IQ-TREE对所有分区进行的ML分析报告的结果一致。IQ-TREE中评估的UFBS支持值与MrBayes中评估的后验概率相关。MrBayes的50%多数规则拓扑如图2和3所示。S10-S12。利用Mortimer等人的列当科大综合系统发育。（2022），我们能够自信地将烛樽花属置于Buchnereae族中，并分析了所有分区，而帚地黄属和其他密切相关的属如预期那样被放置在马先蒿族中。在Buchnereae中，cpDNA+核拓扑将烛樽花属的姐妹置于由Hyobanche、Aeginetia、Christisonia和Alectraalba组成的分支（UFBS99%，图6）。ITS分区（补充材料，Latvis等人，2024）显示出与不良支持（UFBS50%）非常相似的关系，但Aeginetia+Christisonia除外，它与Alectra、Escobedia、Melasma和Centranthera属于支持不良的分支（UFBS50%）。虽然cpDNA分区（补充材料，Latvis等人，2024）证实了异菊属在Buchnereae中的位置（UFBS94%），但其位置缺乏强有力的支持，限制了有关密切相关谱系的明确结论。
讨论
这些结果极大地提高了我们对帚地黄属系统发育的理解，并阐明了与分离属的关系。在Pettengill和Neel(2008)以及Neel和Cummings(2004)之前的工作的基础上，我们提供了几乎两倍的分类单元采样，其中大约80%代表了针对南方和非洲的内群体物种（现在包括刷羽花属）。中美洲帚地黄属的生物多样性。这是这些物种首次被纳入分子系统发育研究，提供了有关帚地黄属与刷羽花属和烛樽花属相关的单系性的见解，这两个属长期以来在分类学上与帚地黄属混淆。这里提出的系统发育假说为分类决策和未来对进化枝内的历史生物地理学、多样化和特征进化的研究提供了坚实的基础。此外，我们在Buchnereae族内的烛樽花属中使用了列当科(Orobanchaceae)的综合系统发育框架(Mortimer等人2022)，Buchnereae族是一个远离帚地黄属和马先蒿族的神秘、单型属。大型、分类单元密集的合成系统发育，例如Mortimer等人。（2022），不仅阐明了需要研究重点的树的“黑暗区域”（sensu Hinchliff等人2015）并实现了详细的宏观进化研究，它们还提供了动员分类学发现的重要资源，正如我们在这里所做的那样。我们在下面进一步讨论重要的发现，重点是新纳入的南美洲和中美洲类群。刷羽花属-In，烛樽花属-Out——刷羽花属-J.C.Mikan(1821)目前由六个物种组成：E.caesarea(Cham.和Schltdl.)V.C.Souza、E.eitenorum Barringer、E.macrodonta(Cham.)Benth.、E.nanuzae V.C.Souza和E.triflora R.B.de Moura和R.J.V.阿尔维斯.现在有几个物种与更大的E.splendida J.C.Mikan物种复合体同义（例如E.Campestris Spixex Mart.、E.petiolata Barringer、E.nervosa Benth.）。刷羽花属在巴西帚地黄属分支中的筑巢直接影响到这些属的未来分类决策。帚地黄属-sensustricto这个名称适用于一个更大的分支，涵盖60-70个物种，而旧名称刷羽花属仅适用于少数物种。为了保持命名的稳定性，我们建议保留帚地黄属这个名称，并将刷羽花属的物种转移到帚地黄属（Souza等人正在准备中）。目前被认为是刷羽花属的物种具有一系列的花特征，这可能是蜂鸟授粉综合症的结果，这使得它们与帚地黄属-s.s.区分开来，包括红色到橙色的管状或漏斗状花冠、外露的雄蕊和绒毛花药毛被。蜂鸟授粉的帚地黄属物种也可能具有这些特征中的一个或多个，从而模糊了两个属之间的形态界限（Souza等人，2001）。刷羽花属相对于巴西其他蜂鸟授粉帚地黄属物种（例如A.angustifolia [Mart.]D'Arcy）的位置尚不清楚，并且蜂鸟授粉和相关形态在巴西分支内多次进化的可能性仍然存在，特别是在西班牙山脉的Campos rupestres谱系中，蜂鸟授粉的流行率远高于其他开放栖息地高地群落（Vasconcelos和Lombardi2001；Freitas和Sazima2006）。具有红色管状花冠的安第斯帚地黄属蜂鸟授粉物种曾被放置在Virgularia（Von Martius1829，Bentham1837；图1E），这一区别得到了Pennell（1928）的认可，但这些物种后来被转移到帚地黄属D'Arcy(1978)由于与北美东部的帚地黄属物种形态相似。Barringer(1985)假设Virgularia应该被认为是刷羽花属的成员，尽管我们的结果显示了更远的关系。单型烛樽花属属的分布范围从巴西北部延伸到墨西哥南部，最初由于其有小苞片的花梗、狭窄的种子和不等的花药囊而与帚地黄属分开（Pennell1920；图2B）。Pennell(1928,1929)注意到烛樽花属-hispidula的花药形态似乎“趋向于”列当科族Buchnereae中的Buchnera、Harveya和Hyobanche的单细胞花药，并假设与这些谱系有密切关系。尽管如此，D’Arcy(1978)将该物种纳入帚地黄属中，认为花药差异可能归因于花龄，因此不足以将其与帚地黄属的通用结构区分开来(D’Arcy1978)。我们的结果并不支持将烛樽花属-hispidula归入帚地黄属或马先蒿族，而是自信地将烛樽花属作为Buchnereae族的成员（图6），正如Pennell最初的假设（1928年，1929年）。我们纳入了来自巴拿马和巴西的烛樽花属-hispidula集合，代表了其范围的南部和北部界限，对于我们采样的基因区域，这些种质之间的序列变异非常低。花药囊泡在列当科中具有重要的分类学意义，已被用来划分类群：帚地黄属和黑决明属（马先蒿族）总是拥有相同的药膜，而Castillejinae亚族（马先蒿族）则由不相等的花药药泡定义（Tank等，2009）。在Buchnereae族中，Pseudosopubia、Sopubia和Ghikaea的一个卵泡膜明显减少且不育，而Buchnera、Striga和Rhamphicarpa则具有真正的单卵壳花药，其中一个卵泡膜完全败育（Hoffmann和Fischer2004；Fischer2004）。Pennell的观察（1928，1929）关于在烛樽花属和Buchnereae中观察到的花药囊泡减少的相似性是有根据的。在Buchnereae中，我们的列当科范围的cpDNA1核分区将烛樽花属置于一个高度支持的进化枝内（UFBS=99%，图6），其中包括Centranthera、Melasma、Escobedia、Alectra、Hyobanche、Christisonia、Aeginetia、Harveya和Parastriga，并将其解析为主要由Hyobanche、Christisonia、Aeginetia、Harveya和Parastriga组成的全寄生进化枝(UFBS=99%)。这种一年生半寄生类群（基于绿色和发达的营养形态）与列当科全寄生分支的关系将为理解这些谱系之间的寄生进化提供关键背景，特别是考虑到Hyobanche之间rbcL基因表达的已知变化和Harveya（Wolfe和R和le2001；R和le和Wolfe2005）。此外，这个更广泛的进化枝内的大多数谱系分布在非洲和亚洲，有证据表明至少有两次向新世界的转变(Melasma physalodes(D.Don)Melch.+Escobedia，以及Alectra内；Morawetz和Wolfe2009)。烛樽花属代表了该分支中嵌入的另一个新热带谱系，其位置将有助于我们了解这些热带植物的全球生物地理模式。帚地黄属基部的拓扑不一致——在帚地黄属内，我们发现基因组分区之间关于A.divaricata+A.filicaulis（A.Tenuifolieae属）的高度支持的不一致位置：具有cpDNA分区的北美进化枝的姐妹（UFBS=98%，图4））和其他帚地黄属（包括北美和南美物种）的姐妹，具有ITS分区（UFBS=99%，图5）。Pettengill和Neel(2008)也描述了这些类群的类似拓扑不一致，但相对于A.heterophylla+A.calycina（A.section Heterophyllae）和南美类群的位置尚不清楚。这两个物种都具有G3濒危状态（NatureServe2022），并在美国东南部的长叶松稀树草原遗迹中发现。在形态学上，它们在分类学上很困难，具有与其他帚地黄属物种不同的特征，例如不寻常的毛状体形态、幼苗形态（Canne1983）和茎解剖结构（CanneHilliker和Kampny1991），以及扁平、闭塞的花冠（Pettengill和Neel2008）。这种细胞核不一致（例如Soltis和Kuzoff1995）可能反映了帚地黄属基部的杂交或叶绿体捕获，但彻底解开这些过程的影响需要采用大型多位点数据集（例如物种树）的多管齐下的方法。和网络分析、不一致量化、拓扑测试；Morales-Briones等人，2021年。南美分支+A.Heterophyllae属在质体和核数据集之间的位置也有所不同，形成了cpDNA分区中主要北美分支的早期分歧分支姐妹（UFBS=100%，图4），但嵌套在其中ITS分区中的北美物种（图5），尽管缺乏统计支持。北美物种之间的关系——如前所述，我们在北美谱系中恢复的大多数关系以及拓扑的整体支持值与Pettengill和Neel(2008)中报告的高度相似，主要例外是A.Heterophyllae部分，我们将在下面讨论。因此，我们将讨论限制在我们的结果与Pettengill和Neel(2008)的结果之间的差异以及本研究中采样的额外分类单元的位置。高UFBS支持值支持大多数包含多个个体的物种的命名，但拓扑中较短的内部分支和低UFBS掩盖了系统发育主干上更深的分支模式。在对北美温带物种的生物地理学分析中，Roy等人。（2020）表明，在中新世中晚期，帚地黄属的主要分支之间发生了快速辐射，同时伴随着气温下降和更大的季节性，可能会混淆内部分支模式。尽管Pettengill和Neel(2008)认为异叶A.组代表了所有其他帚地黄属的姐妹关系，但我们的分析却表明，该组（以A.calycina和A.heterophylla为代表）可能与新的A.组形成了良好支持的姐妹关系。采样了南美洲的帚地黄属品种。Pennell(1935)曾建议异叶A.节的早期分化位置，因为它们相对较大，披针形的叶子，无毛的茎，长方形的蒴果和花药形态，但Canne(1981)指出，许多这些特征也发生南美洲的帚地黄属种。虽然该分类单元曾被描述为Tomanthera auriculata(Michx.)Raf.，但现在是帚地黄属-auriculata(Michx.)S.F.Blake(1918)的同义词，并被置于A.Heterophyllae属中，因为它们具有一些共同的茎和叶解剖学特征，如增厚的外表皮细胞壁、厚角组织、茎中切向拉长的纤维带以及叶中脉中的表皮下厚角组织（帚地黄属的不寻常特征）（Canne-Hilliker和Kampny，1991）。然而，我们的结果表明，A.auriculata与其他北美物种的关系比与A.sectionHeterophyllae+南美分支的关系更密切。帚地黄属densiflora是一种仅限于堪萨斯州、俄克拉荷马州和德克萨斯州钙质大草原的脆弱物种（NatureServe2022），也被单独识别为Tomanthera，现在包含在A.Heterophyllae属中。我们无法将Densiflora包括在内，并且它与前面提到的物种的关系尚不确定，尽管它与auriculata具有形态相似性（CanneHilliker和Hays2020）。通过添加A.albida和A.kingsii，我们获得了加勒比物种的更多代表性，这两种物种均属于A.Purpureae亚属。帚地黄属-kingsii是大开曼岛Salina湿地的特有种，仅在以桤果木（使君子科）和华克拉莎（莎草科）为主的群落中的少数小种群中已知（Diochon等，2003）。它在2014年IUCN受威胁植物红色名录中被列为极度濒危，并受到开曼群岛国家信托基金的保护（Burton和Barrios2014）。尽管Diochon等人（2003）对A.kingsii的生态和栖息地要求进行了调查，该物种在分类学上知之甚少，并且在本研究之前尚未包括在分子分析中。将A.kingsii纳入帚地黄属范围的系统发育是对制定有效保护策略的重要贡献（Soltis和Gitzendanner1999综述）。简化的帚地黄属数据集的结果表明，在所有分区中，A.kingsii与A.maritima都存在高度支持的姐妹关系（UFBS=100%，图3-6），并且相当长的分子分支将这两个物种与其他北美物种分开物种。帚地黄属-maritima是一种盐生盐沼物种，分布广泛，从墨西哥湾沿岸延伸到新斯科舍省，因其肉质、钝的叶子和萼片、分枝结构以及与A.Purpureae属的其他成员相比更长的花梗而被识别。Pennell(1929)指出，这些形态差异可能代表了对盐生栖息地的局部适应。当检查来自扩展的帚地黄属数据集的拓扑时，A.kingsii的两个种质与A.maritima的两个种质混合在一起，没有支持这两个物种的不同进化枝（图S7-S9）。A.kingsii仍然有可能筑巢于A.maritima内，代表了这一广泛分布物种的加勒比血统，这可能会影响其保护状况。Pennell(1929)将帚地黄属-albida归入A.Purpureae属，并通过非常苍白或白色的花冠、凹陷的球状蒴果、狭窄的种子和似乎上升而不是展开的短叶来区分该物种。帚地黄属-albida发现于牙买加和古巴的松林，Pennell认为该物种的独特形态是由于“其特殊地理区域长期特有的一些孤立的遗传线”（Pennell1935，第119页），代表了一种与该部分其余部分的早期分歧谱系。我们的分析解决了A.albida与A.Purpureae亚属和Setaceae+A.gattingeri（直立部分）（UFBS=97%，图3）成员的进化枝内的关系，但缺乏对明确放置的支持。来自墨西哥的两个物种，帚地黄属-pedunulousis和A.gypsophila，也首次在分子分析中得到体现。根据我们的结果，这两个物种显然都是A.Purpureae属Pedunulouses亚属的成员，该分支由来自北美西南部和墨西哥的几个物种组成。Pennell(1929)假设A.pedunularis和A.strictifolia之间的关系非常密切，因为它们都具有强烈上弯的花冠和相对较长的萼裂片。帚地黄属-pedunularis的特点是其特别大的花冠、非常长的花梗和未修饰的总状花序，Pennell(1929)将其解释为该属内的“原始”。基于这些形态特征以及整个墨西哥的分布，Pennell(1929)进一步假设A.pedunularis代表了一种古老的物种，为帚地黄属从南部进入北美提供了墨西哥“门户”的证据。帚地黄属-gypsophila是一种石膏沉积物特有的土壤，由来自墨西哥新莱昂州CerroPotosı的Turner(1986)首次描述。该分类群在花冠和果实形态上与A.pedunulousis相似，尽管花冠稍小，茎无毛，但很容易通过其多年生习性和从坚韧的多年生树冠中出现的气生茎束来区分（Turner1986）。Pennell(1929)和Turner(1986)提出的A.gypsophila、A.pedunularis和A.strictifolia之间的密切关系也得到了这些分析的支持，这些物种在所有拓扑中形成了一个高度支持的分支。A.gypsophila仍有可能是嵌套在A.pedunularis或A.strictifolia中的一个谱系，但需要对这些分布更广泛的物种进行改进的分类采样来解决这个问题。最后，我们将帚地黄属-flexicaulis纳入样本中，这是由Hays(2010)首先描述的。该物种出现在佛罗里达州东北部的中草原至松树稀树草原上，可能是这些社区的特有种。与佛罗里达州的同类相比，帚地黄属-flexicaulis对干旱条件的耐受性似乎较差。该物种与其他长梗的帚地黄属物种的区别在于其主茎上升较弱，这使得该植物具有蔓延或下垂的生长习性，并得到周围植被的支持（Hays2010）。我们的分析将A.flexicaulis置于由A.Erectae属的大多数成员形成的进化枝内，并且作为A.obtusifolia的姐妹种，在基于cpDNA+nuclear和cpDNA缩减数据集分区的树中具有高度支持（UFBS=100%，图3），4），但在ITS简化分区树中的位置不明确（图5）。帚地黄属-flexicaulis与A.obtusifolia有一些共同的形态特征，包括强四角茎和线性匙形叶。南美洲分支中的关系——大约25-30种帚地黄属被认为存在于南美洲，多样性中心位于安第斯普纳群落和巴西东南部高地，特别是米纳斯吉拉斯州的Campo srupestres植被（坎内斯州）-Hilliker1988，Souza等人2001）。南美物种受到的关注远低于其北美近亲，而且很可能还有其他物种等待发现（J.Canne-Hilliker，个人通讯）。与北美物种相比，该南美分支的成员在形态上具有更大的变异性，包括一年生和多年生类群（包括木本成员）和多样化的花冠形态。南美帚地黄属通常具有苞片叶，其尺寸沿着花序轴向上不会减小，因此花通常被描述为单生或腋生（Canne-Hilliker1988）。相比之下，北美物种一直被描述为具有总状花序，其中一些一年生类群具有特征性修饰（Pennell1929）。尽管存在这些普遍差异，北美和南美阿加利尼花的基本排列方式是相同的。在这些分析中，所有南美物种在所有拓扑中形成了一个高度支持的进化枝，A.Heterophyllae属的姐妹（在本研究中以A.calycina和A.heterophylla为代表）。拓扑中的分支模式表明，帚地黄属很可能从北方进入南美洲，而不是像Pennell(1929)所建议的那样相反，但这需要正式的生物地理学分析。这个南美分支在所有拓扑中进一步分为支持良好的巴西和安第斯分支；然而，这两个进化枝的序列变异水平都非常低，而且较短的分子分支长度阻碍了大多数物种水平关系的推断。我们认为，这可能是帚地黄属最近快速辐射到南美洲的结果，这种模式在许多其他植物群中也可见到（Donoghue2008年综述；Antonelli和Sanmart2011年；Hughes等人2013年）。巴西和安第斯的进化枝都包括分布在开阔栖息地的低地物种，以及仅限于高海拔草原群落的物种（例如普纳、坎波斯鲁佩斯特雷斯、坎波斯德海拔），这增加了南美洲境内多种生物群落转变的可能性。在巴西分支中，A.communis(Cham.和Schltdl.)D'Arcy是一种细长的一年生分类单元，更广泛地分布在低地草原生态系统中，作为早期分化的谱系受到高度支持，是巴西所有其他物种的姐妹。减少的cpDNA+核分区（UFBS=98%，图3），或在减少的cpDNA分区（UFBS=97%，图4）和减少的ITS分区（UFBS=87%，图5）中与A. bandeirensis Barringer早期分化树木。如前所述，存在非常低的序列变异来阐明其余巴西物种之间的关系，但蜂鸟授粉及其花冠形态的相关变化很可能是帚地黄属内的衍生条件。此外，一些坎波斯鲁佩斯特特有的植物是多年生木本植物，这种情况似乎也源自巴西分支。在主要的安第斯支系中，我们发现帚地黄属-stenantha和广泛分布的A.lanceolata之间存在姐妹关系（UFBS>95%，图3-5）。在简化的cpDNA划分树中，这些类群也与A.pennellii Barringer密切相关（UFBS=98%，图4）。A.stenantha和A.lanceolata都是灌木状的，后者经过几年的生长后会产生低矮而粗壮的树干，这与草本的A.pennellii形成鲜明对比（Canne-Hilliker1988）。帚地黄属-genistifolia是在帚地黄属南部地区（阿根廷、智利、巴拉圭、乌拉圭、巴西、玻利维亚和秘鲁）发现的一种广泛分类群，显然嵌套在安第斯分支内。帚地黄属的安第斯分支也有蜂鸟授粉的物种，这些条件似乎在安第斯山脉和巴西都是独立出现的。虽然我们能够对许多南美洲的帚地黄属物种进行采样，但我们的收集工作中没有考虑到一种具有特殊分类学意义的物种：帚地黄属-mudulosa(GMBarroso)VCSouza，原产于巴西帕拉州季节性干燥的热带生物群落。、马托格罗索州和南马托格罗索州。该物种从帚地黄属中分离出来，并被Barrosso(1956)基于其不寻常的合瓣花萼和花萼或裂片的多部分部分识别为裂萼草属。后来它被转移到帚地黄属，因为形态差异被认为太小，不足以被认为是一个单独的属（Souza和Giulietti2009）。需要纳入该物种以进一步检查帚地黄属的通用限制。Canne-Hilliker(1988)还提供了10个物种的15个种群的单倍体染色体计数，其中大部分来自安第斯支系（还添加了来自巴西支系的A.communis），其“单调一致性”为n516。这种一致性染色体数目的变化在破译这些类群之间的关系方面并没有提供任何有用的信息，并且与安第斯分支内发现的高度形态变异形成对比。尽管仍然需要其余巴西物种的染色体计数，但所有南美物种的碱基数被解释为n=16(Canne-Hilliker1988)。相比之下，形态多样性较低的北美物种的染色体编号已被记录为n=13或n=14，并已纳入这些类群的分类学分类中（Canne1981，1984）。在主要的北美分支中，所有物种的n=14，除了A.sectionsPedunulares和Eectae，它们的n=13，并且在Neel和Cummings(2004)以及Pettengill和Neel2008）中被少数支持为姊妹类群。帚地黄属组-Heterophyllae被解析为南美支系的姐妹，也有n=14。尚未对采样的北美外群进行染色体计数，但北美帚地黄属的其余部分有n=14，这似乎是该进化枝的祖先单倍体染色体编号（Canne1981、1984；Pettengill和Neel2008）。因此，推断二倍体发生了两次，一次发生在主要的北美支系中（从n=14到n=13），另一次发生在南美支系中（从n=14到n=16）。
结论
这里提出的帚地黄属的系统发育假说极大地提高了对列当科中这一不同属的进化模式的理解。特别是，与之前的帚地黄属分子研究（Neel和Cummings2004，Pettengill和Neel2008）相比，我们提供了显着扩展的分类学采样，其中不包括南美洲、中美洲和加勒比地区发现的实质性多样性的代表。在此过程中，我们还为列当科中其他小型且知之甚少的属（刷羽花属和烛樽花属）的必要分类学整理做出了贡献。列当科由几个尚未纳入分子研究的小属（5个种）组成（Mortimer等人，2022），并且它们可能嵌套在较大的属中，如刷羽花属所例示的，或者基于分类学亲缘关系的误解形态上，以烛樽花属为例。我们的结果将为研究帚地黄属内有趣的生物地理学模式、性格进化和多样化转变提供基础，同时也为Buchnereae族的未来研究提供背景。此外，在我们的分析中恢复的关系将被纳入未来的分类和命名决策中，特别是关于现在包含在刷羽花属中的物种。增加分子和分类单元采样是确定帚地黄属物种水平关系和物种界定的重要下一步。现在可以快速生成数百个单拷贝核基因座，以使用多物种合并方法推断物种树，并梳理基因树不一致的来源。这些方法对于解开最近并迅速辐射南美的阿加里尼斯成员的物种形成历史特别重要，并提供一个强大的拓扑结构来解释其多样化的形态和生态。此外，通过将烛樽花属有效地放置在更广泛的列当科合成中（Mortimer等人2022），我们证明了大型、物种密集的系统发育框架在分类学发现中的实用性。
期刊：Systematic Botany
文章标题：An Evolutionary Framework for Agalinis (Orobanchaceae; The False Foxgloves) Reveals a Rapid South American Radiation that Includes Esterhazya
作者信息：Maribeth Latvis,Vinicius Castro Souza,David C. Tank, Pamela S. Soltis,and Douglas E. Soltis
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