编译者介绍：

鲁丽敏博士，中国科学院植物研究所助理研究员。主要从事生命之树重建和应用研究，近年来在葡萄科植物的系统发育和生物地理学研究方面取得重要进展。迄今为止，在Cladistics、Journal of Systematics and Evolution、Molecular Phylogenetics and Evolution、Nature和Taxon等期刊发表论文20余篇。

文军博士，美国史密森研究院国家自然历史博物馆教授。主要从事五加科和葡萄科等具有重要经济价值植物的系统发育、生物地理和民族植物学研究，在东亚-北美间断研究方面有卓越贡献；野外采集工作广泛而深入，足迹遍布五大洲50多个国家和地区，采集标本逾万号；并与世界各国科学家合作，培养了大量优秀青年学者。迄今为止，在American Journal of Botany、Annals of Botany、Annual Review of Ecology and Systematics、Cladistics、Molecular Phylogenetics and Evolution、New Phytologist、Scientific Reports、Taxon等国际学术期刊上发表论文近300篇。

葡萄科植物系统与进化研究进展

专辑前言

鲁丽敏 (中国科学院植物研究所，中国)

Stefanie M. Ickert-Bond (阿拉斯加费尔班克斯大学，美国)

文军 (史密森研究院国家自然历史博物馆，美国)

葡萄科植物 (Vitaceae) 在世界范围内有16属950余种，主要分布在热带和亚热带地区，其中蛇葡萄属 (Ampelopsis Michx.)、地锦属 (Parthenocissus Planch.) 和葡萄属 (Vitis L.) 可延伸至温带地区 (Wen, 2007; Wen et al., 2018c)。葡萄科植物具有重要的经济价值，葡萄 (Vitis vinifera L.) 是重要的水果和酿酒原料，吸引了众多学者研究其种质资源 (Gerrath etal., 2015)。此外，葡萄科植物还具有重要的生态价值，许多种类是热带雨林、亚热带和温带森林、稀树草原及石灰岩山地等生态系统的重要组成成分 (Gentry, 1991; Wang et al., 2015)，是研究生境转变 (habitat shifts)、关键创新 (key innovations) 和协同演化的理想类群。

葡萄科植物通常具有与叶对生的卷须，使其容易与被子植物其他类群相区别 (Wen, 2007)。葡萄科与其单属科姐妹类群——火筒树科 (Leeaceae)——组成葡萄目 (Vitales)。目前多数研究支持葡萄目为蔷薇类 (rosids) 的基部分支之一，但在确定其最近缘类群方面仍存在争议 (Zhang et al., 2015; Zeng et al., 2017)。近20年以来，植物学家通过密切合作和广泛全球采样，建立了葡萄科 (如，Rossetto et al., 2001, 2002, 2007; Ingrouille et al., 2002; Soejima & Wen, 2006; Wen et al., 2007, 2013; Ren et al., 2011; Trias-Blasi et al., 2012; Zhang et al., 2015; Lu et al., 2018) 及其多数属 (如, Nie et al., 2010, 2012; Chenet al., 2011; Liu et al., 2013, 2016; Lu et al., 2013; Rodrigues et al., 2014; Habib et al., 2017) 的系统发育框架。尤其是来自叶绿体、线粒体和核基因组的数据均支持葡萄科形成五个大分支 (Wen et al., 2013; Zhang etal., 2015; Lu et al., 2018)。此外，形态进化方面的研究进展为我们理解葡萄科内部的系统发育关系提供了进一步证据 (Gerrath & Posluszny, 2007; Lu et al., 2012; Ickert-Bond et al., 2014, 2015; Gerrathet al., 2015, 2017; Ma et al., 2016)。与此同时，古植物学家们在北半球发现了大量保存完好的葡萄科化石 (尤其是种子和木材; Wheeler & Lapasha, 1994; Chen & Manchester, 2007, 2011; Chen, 2009; Manchester et al., 2012, 2013)，这些进展对于揭示葡萄科的时空演化历史具有重要意义。

在此背景下，我们于2017年7月25日在深圳第十九届国际植物学大会上组织了葡萄科专题研讨会，活跃在葡萄科进化生物学研究领域的专家报告了各自的研究进展，并探讨了未来的合作和发展方向 (http://www.ibc2017.cn/Symposia/; T1-24 Systematics, population biology, morphology and conservation of the grape family Vitaceae: overview and recent advances)。本期专辑共收录10篇论文，涵盖了研讨会的大部分内容，我们期望通过介绍该领域的新方法和新进展，为探究葡萄科的时空演化式样提供新工具和新视角。

在本期专辑中，Wen et al. (2018c) 首先综述了葡萄科在系统发育、形态进化和分类研究方面的最新进展，并根据分子和形态证据，提出葡萄科一个族水平的全新分类系统，五个族分别是：蛇葡萄族 (Ampelopsideae J.Wen & Z.L.Nie)、白粉藤族 (Cisseae Rchb.)、乌蔹莓族 (Cayratieae J.Wen & L.M.Lu)、地锦族 (Parthenocisseae J.Wen & Z.D. Chen) 和葡萄族 (Viteae Dumort.)。

Chu et al. (2018) 采用流式细胞分析方法检测了葡萄目11属50种的基因组大小，并在已有系统发育框架下重建了基因组大小在葡萄科的进化式样，结果显示：葡萄科多数物种拥有较小的基因组，而来自乌蔹莓族的物种基因组通常较大。

Rozefelds & Pace (2018) 首次报道了来自南半球的葡萄科植物的木材化石Austrovideira dettmannae Pace & Rozefelds，该化石来自于澳大利亚昆士兰中部渐新世早期的卡佩拉植物群 (Capella Flora)。据此，作者探讨了葡萄科木材解剖性状在系统发育背景下的变异式样。

在本期专辑中，共有三篇文章对具有重要经济价值的葡萄属植物展开了深入研究。基于叶绿体基因组数据和密集的取样，Wen et al. (2018a) 重建了来自新世界葡萄属植物的系统发育关系和多样化进程，分析表明：在北美广泛分布的几个物种各自不成单系，多样化分析显示北美的葡萄属植物近期发生了快速的辐射进化。Ickert-Bond et al. (2018) 研究了来自新世界葡萄属的叶片微形态特征，通过主成分分析将研究物种聚为7类，但该聚类与系统发育关系并不吻合，有些系统发育关系较远的种类反而具有类似的叶形态，说明这些性状在适应相似环境过程中可能发生了平行进化。Ma et al. (2018) 采用限制性酶切位点关联DNA测序方法 (restriction-site associated DNA sequencing, RAD-Seq) 研究了东亚葡萄属4个种复合体间的网状进化，研究结果不支持秋葡萄 (Vitis romanetii Romanet du Caill. ex Planch.)、陕西葡萄 (V. shenxiensis C.L.Li) 和变叶葡萄 (V. piasezkii Maxim.) 的单系性，且Patterson's D统计分析 (D-statistics) 和居群结构分析 (population structure) 均显示陕西葡萄/变叶葡萄和秋葡萄的同域居群间可能发生了基因渐渗 (introgression) 事件。

Hearn et al. (2018) 基于五个分子片段，研究了葡萄科第二大属葡萄瓮属 (Cyphostemma(Planch.) Alston) 的多样化式样和形态创新之间的联系。其研究结果显示该属物种形成速率的转变与物种散布和形态进化均不相关，但散布与生长型的进化速率转变相关，从而推测有些性状——如茎、叶肉质化——未必反映生态位保守性，更可能是物种散布到新环境后适应当地气候和土壤条件的结果。

葡萄科崖爬藤属 (Tetrastigma (Miq.) Planch.) 在世界范围内约有100种，主要分布在亚洲和澳大利亚的热带和亚热带地区。Habib et al. (2018) 在一个稳固的系统发育框架下研究了该属20个形态性状的进化式样并讨论了其分类学意义。其研究结果强调习性、卷须分支式样、花序结构、浆果形状以及种子形态对崖爬藤属下分类的重要性。

此外，崖爬藤属是葡萄科中唯一具有连续形成层 (successive cambia) 的属。Pace et al. (2018) 在一篇短讯中报道了崖爬藤属两个种的形成层结构和发育情况，并指出木本植物的连续形成层可能由初生韧皮部的薄壁组织 (primary phloem parenchyma) 演化而来。同时，作者建议检查崖爬藤属主要分支代表物种的老茎结构，以进一步了解崖爬藤属形成层的变异式样。

Wen et al. (2018b) 根据分子和形态证据建立了葡萄科一新属——拟乌蔹莓属 (PseudocayratiaJ.Wen, L.M.Lu & Z.D.Chen)，并识别出该属五种，主要分布于中国和日本。过去，拟乌蔹莓属的几个种通常被错误鉴定到乌蔹莓属，但基于10个叶绿体片段的系统发育分析支持拟乌蔹莓和崖爬藤属呈姐妹群关系 (Lu et al., 2013; Habib et al., 2017; Wen et al., 2018b)。Wen et al. (2018b) 的研究结果显示拟乌蔹莓属可以根据柱头和种子等一系列形态性状与其近缘类群相区别。

20年来，虽然我们在葡萄科的系统和进化研究领域取得了一系列重要进展，但仍有许多问题亟待解决。例如：需要整合形态学、系统发育基因组学、生态、发育及化石等多方面证据来探讨葡萄科的时空演化式样和成因；探讨个别属的杂交起源 (已有叶绿体和核基因证据显示拟乌蔹莓属可能是杂交起源；Wen et al., 2018b)，并通过居群水平的取样和分析研究近缘物种间的杂交或渐渗 (如葡萄属)，以进一步揭示葡萄科内的网状进化；葡萄科多数属需要根据最新的研究进展进行分类修订 (Wen et al., 2017)，而有些疑难属，如酸蔹藤属 (Ampelocissus Planch.)、乌蔹莓属、白粉藤属 (Cissus L.)、葡萄瓮属、崖爬藤属和葡萄属需要开展更为深入的综合系统学研究；未来，可能会有越来越多来自南半球的葡萄科化石被发现，而整合了这些化石数据的系统发育分析，无疑将为揭示葡萄科的起源和演化历史提供全新的证据。综上，葡萄科植物虽然具有重要经济和生态价值，但在分类和进化研究方面尚存在诸多问题，我们希望本专辑中的文章能够激励更多年轻的学者加盟到对这样一个有趣类群的研究队伍中。

第19届国际植物学大会葡萄科专题报告作者合影 (照片摄于2017年7月，鲁丽敏供图)

(感谢梁燕编辑和王率真编辑在专辑准备、出版和宣传方面的投入和贡献；感谢陈之端研究员审阅译文。)