虾脊兰属（Calanthe）是兰科（Orchidaceae）树兰亚科（Epidendroideae）中最大的泛热带属，分布于亚洲、非洲、澳大利亚、马达加斯加、中南美洲和加勒比海地区。虾脊兰属（Calanthe R. Br.）、黄兰属（Cephalantheropsis Guillaumin）和鹤顶兰属（Phaius Lour）三者近缘，组成树兰亚科下一单系类群，但其内部的分类问题混乱，尤其是在虾脊兰属和鹤顶兰属之间的关系上一直存在争议。
为确定虾脊兰属与鹤顶兰属的系统关系，武汉植物园东非植物区系和分类学科组的研究人员对6个虾脊兰属和2个鹤顶兰属（图1）植物的质体基因组进行测序分析，并重建了虾脊兰组植物的系统发育关系。
研究结果显示：（1）8个广义虾脊兰属质体为典型的四分体结构（LSC、SSC和一对IRs），大小在150,105bp-158,714bp之间。质体基因组总GC含量在36.6 ~ 36.9%之间，编码131 ~ 134个不同基因（图2）。（2）比较基因组分析表明8个质体基因组的大小、结构、基因顺序和内容都高度保守。其中C. delavayi (P. delavayi)丢失了ndhC、ndhF和ndhK基因，导致其IR区域收缩。此外，筛选出以下8个高变区域和基因：trnS-GCU-trnG-GCC， rpoB-trnC-GCA， trnE-UCC-trnT-GGU， rpl32-trnL-UAG， ccsA-ndhD，psbL， clpP 和 rpl32，可用于DNA条形码的开发。（3）基于这8个质体基因组数据以及于NCBI获取的14个虾脊兰族73个蛋白质编码基因数据的系统发育分析结果（图3）显示：虾脊兰属与鹤顶兰属构成一并系，支持将Phaius delavayi移至虾脊兰属中，更名为Calanthe delavayi。该研究进一步对兰科植物叶绿体基因组进行解析对阐明完整质体的多样性、物种鉴定、系统发育以及兰科植物物种间的进化关系具有重要意义。
研究成果以“Plastome structure of 8 Calanthe s.l. species (Orchidaceae): Comparative Genomics, Phylogenetic Analysis”为题近期在国际植物学期刊BMC Plant Biology上发表。本研究得到了中国科学院国际合作项目（151853KYSB20190027）、国家自然科学基金项目（31970211）、国家林业和草原局兰科调查专项（2019073008）、中科院中非联合研究中心项目（SAJC202101）的支持。肯尼亚籍留学生Consolata Nanjala为本论文的第一作者，胡光万研究员为通讯作者，研究组中的其他学生也参与了这项研究。
图1 本研究中6种虾脊兰属和2种鹤顶兰属植物形态
图2 8种虾脊兰组植物的质体基因组图谱
图3 基于最大似然法构建的系统发育树
