水穗草科(Hydrostachyaceae)是非洲特有的激流植物类群，由于其特殊的形态特征和变异较大的DNA序列，很难找到与其亲缘关系较近的其它植物类群。历史上水穗草科曾被放在三个关系相差很远的类群中——金虎尾目(Malpighiales)、唇形目(Lamiales)和山茱萸目(Cornales)，其在被子植物中的系统位置一直以来存在较大争议。

该研究以1KP(https://www.nature.com/articles/s41586-019-1693-2)的单拷贝核基因数据集作为参考，设计了一个从水穗草转录组数据中提取单拷贝核基因的方法，获取了水穗草科植物的338个单拷贝核基因数据。基于这些新获得的数据和1KP绿色植物数据集，重新在真双子叶植物范围内取样，分别利用氨基酸序列、核酸苷酸全序列和去掉第三位密码子的核苷酸序列进行了系统发育分析，所有分析结果都支持水穗草科应该被放在山茱萸目。除此之外，基于1KP和公共数据库中的叶绿体基因组数据，在种子植物范围内广泛取样，将所有基因串联成一个超级矩阵(supermatrix)进行了系统发育分析，结果也支持水穗草科应位于山茱萸目内。最后通过对叶绿体matK基因序列进行系统发育分析，用实例复现了历史上水穗草科系统位置“跳跃”的问题。该研究利用组学数据，通过大范围取样确定了水穗草科在被子植物中的系统位置，并讨论了导致其系统位置不稳定的原因。

该研究成果以 Re-examining the placement ofHydrostachysusing a large-scale phylogenetic approach 为题，发表在植物分类学领域期刊 TAXON 上。中国科学院武汉植物园徐准博士为论文第一作者，美国佛罗里达大学Pamela Soltis教授、Douglas Soltis教授和中国科学院武汉植物园王青锋研究员为论文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家留学基金委、中国科学院中非联合研究中心等项目的资助和支持。

图1 基于338个单拷贝核基因氨基酸序列的系统发育分析结果支持水穗草科应该被放在山茱萸目

注：右下为2020年发表的水穗草属新种Hydrostachys flabellifera的线描图(田径绘)