Phylogeny, biogeography and character evolution in the tribe Desmodieae (Fabaceae: Papilionoideae), with special emphasis on the New Caledonian endemic genera

Abstract

The nearly cosmopolitan tribe Desmodieae (Fabaceae) includes many important genera for medicine and forage. However, the phylogenetic relationships among the infratribal groups circumscribed using morphological traits are still poorly known. In this study, we used chloroplast (rbcL, psbA-trnH) and nuclear (ITS-1) DNA sequences to investigate the molecular phylogeny and historical biogeography of Desmodieae, and infer ancestral states for several vegetative and reproductive traits. Three groups, corresponding to the Desmodium, Lespedeza, and Phyllodium groups sensu Ohashi were retrieved in the phylogenetic analyses. Conflicts in the topologies inferred from the chloroplast and nuclear datasets were detected. For instance, the Lespedeza clade was sister to the groups Phyllodium+Desmodium based on chloroplast DNA, but nested within the Desmodium group based on ITS-1. Moreover, the New Caledonian endemic genera Arthroclianthus and Nephrodesmus were not monophyletic but together formed a clade, which also included Hanslia and Ohwia based on chloroplast DNA. The hypothetical common ancestor of Desmodieae was dated to the Middle Oligocene (ca. 28.3Ma) and was likely an Asian shrub or tree producing indehiscent loments. Several colonization events towards Oceania, America, and Africa occurred (all less than ca. 17.5Ma), most probably through long distance dispersal. The fruits of Desmodieae repeatedly evolved from indehiscence to dehiscence. We also showed that indehiscent loments allow for more variability in the number of seeds per fruit than indehiscent legumes. Modularity seems here to allow variability in the number of ovules produced in a single ovary.

Comparative Genomics and Phylogenetic Analyses of Christia vespertilionis and Urariopsis brevissima in the Tribe Desmodieae (Fabaceae: Papilionoideae) Based on Complete Chloroplast Genomes

“…530 species within 32 genera [ 4 ]. Fruit characters are of high diversity and taxonomic value in Desmodieae [ 5 ]. Within Desmodieae, three genera ( Christia Moench, Urariopsis Schindler, and Uraria Desvaux) have specialized fruits with folded articles.…”

DNA barcode and phylogenetic study of the tribe Desmodieae (Fabaceae) in Korea

“…psbA-trnH 구간은 non-coding 구간으로 길이가 짧으며 시 퀀싱 안정성이 높고 rbcL이나 matK와 조합하였을 때 일 부 분류군에서 높은 종식별률을 보였다 (Vassou et al, 2015). ITS 구간은 식물의 분자계통학적 연구 및 DNA 바 코드 연구에 가장 많이 이용되는 구간 중 하나로(e.g., Riahi et al, 2011;Youm et al, 2016;Choi et al, 2018;Jabbour et al, 2018), 엽록체 DNA에 비해 진화속도가 빠 르기 때문에 구간의 길이에 비해 계통학적으로 유용한 염기서열의 비율이 많은 것으로 알려져 있다 (Wolfe et al, 1987).…”

“…본 족의 식물들은 초본부터 교목까지 다양한 생활형을 보이고 (Ohashi, 2005), 이들은 주로 열대, 아열대, 온대지역에서 분포하나 일부 종들은 동아시아와 북아메리카의 한대와 아한대 지역에서 자란다 (Ohashi, 2005). 도둑놈의갈고리족은 열매의 형태와 엽병 아래에 달리는 탁엽의 유무, 기판 기부에 귀모양 부속체(auricle)의 유무 등으로 도둑놈의갈고리아족(subtribe Desmodiinae)과 싸리아족(subtribe Lespedezinae)으로 구별되는 것으로 알 려져 있다 (Ohashi et al, 1981;Jabbour et al, 2018). 도둑놈 의갈고리족 식물들은 사료, 토양의 비옥화, 사면안정화 등을 목적으로 심어지고, 일부 종들은 약용으로 사용되 기도 하여 (Ohashi, 2005), 식물자원으로 가치가 높다.…”

“…이러한 분자계통 학적 연구 결과들은 본 족이 콩아과(Papilionoideae) 내에 단계통임을 잘 지지했으며, 두 개의 아족들도 각각 단계 통을 형성하였다. 최근 도둑놈의갈고리족의 많은 속이 포함된 분자계통학적 연구 (Jabbour et al, 2018)에서 속간 유연관계와 분류체계에 대해 논의된 바 있다. 싸리아족 의 경우, 싸리속(Lespedeza Michx.…”

“…한편 도 둑놈의갈고리아족은 도둑놈의갈고리속(Desmodium Desv.) 을 중심으로 분류학 및 계통학적 연구들이 수행되어 왔다 (Ohashi, 1973;Kajita and Ohashi, 1994;Kajita et al, 2001;Jabbour et al, 2018;. 도둑놈의 갈고리속은 계통수상에서 다계통으로 확인되어왔는데, 이를 반영하여 현재 본 속내 많은 분류군들이 새로운 속 으로 분류되었다(e.g., Ohashi, 1999;Ohashi and Mill, 2000;Ohashi and Ohashi, 2012 (Nakai, 1927;Lee, 1965Lee, , 1980Hatusima, 1967;Akiyama, 1988), 청비수리[L. inschanica (Maxim.)…”