Most implementations of molecular clocks require resolved topologies. However, one of the Bayesian relaxed clock approaches accepts input topologies that include polytomies. We explored the effects of resolved and polytomous input topologies in a rate-heterogeneous sequence data set for Gnetum, a member of the seed plant lineage Gnetales. Gnetum has 10 species in South America, 1 in tropical West Africa, and 20 to 25 in tropical Asia, and explanations for the ages of these disjunctions involve long-distance dispersal and/or the breakup of Gondwana. To resolve relationships within Gnetum, we sequenced most of its species for six loci from the chloroplast (rbcL, matK, and the trnT-trnF region), the nucleus (rITS/5.8S and the LEAFY gene second intron), and the mitochondrion (nad1 gene second intron). Because Gnetum has no fossil record, we relied on fossils from other Gnetales and from the seed plant lineages conifers, Ginkgo, cycads, and angiosperms to constrain a molecular clock and obtain absolute times for within-Gnetum divergence events. Relationships among Gnetales and the other seed plant lineages are still unresolved, and we therefore used differently resolved topologies, including one that contained a basal polytomy among gymnosperms. For a small set of Gnetales exemplars (n = 13) in which rbcL and matK satisfied the clock assumption, we also obtained time estimates from a strict clock, calibrated with one outgroup fossil. The changing hierarchical relationships among seed plants (and accordingly changing placements of distant fossils) resulted in small changes of within-Gnetum estimates because topologically closest constraints overrode more distant constraints. Regardless of the seed plant topology assumed, relaxed clock estimates suggest that the extant clades of Gnetum began diverging from each other during the Upper Oligocene. Strict clock estimates imply a mid-Miocene divergence. These estimates, together with the phylogeny for Gnetum from the six combined data sets, imply that the single African species of Gnetum is not a remnant of a once Gondwanan distribution. Miocene and Pliocene range expansions are inferred for the Asian subclades of Gnetum, which stem from an ancestor that arrived from Africa. These findings fit with seed dispersal by water in several species of Gnetum, morphological similarities among apparently young species, and incomplete concerted evolution in the nuclear ITS region.

中文翻译：

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裸子植物 Gnetum (Gnetales) 中的测年扩散和辐射——当外群关系不确定时的时钟校准

大多数分子钟的实现都需要解析拓扑。然而，贝叶斯松弛时钟方法之一接受包括多分体的输入拓扑。我们在 Gnetum（种子植物谱系 Gnetales 的成员）的速率异质序列数据集中探索了已解析和多分输入拓扑的影响。Gnetum 在南美洲有 10 种，在热带西非有 1 种，在亚洲热带有 20 到 25 种，对这些分离年代的解释涉及远距离扩散和/或冈瓦纳大陆的分裂。为了解决 Gnetum 内部的关系，我们对来自叶绿体（rbcL、matK 和 trnT-trnF 区域）、细胞核（rITS/5.8S 和 LEAFY 基因第二个内含子）和线粒体（ nad1 基因第二个内含子）。因为 Gnetum 没有化石记录，我们依靠来自其他 Gnetales 和种子植物谱系针叶树、银杏、苏铁和被子植物的化石来约束分子钟并获得 Gnetum 内分歧事件的绝对时间。Gnetales 和其他种子植物谱系之间的关系仍未得到解决，因此我们使用了不同的解决拓扑，包括在裸子植物中包含基部多聚体的拓扑。对于一小组 Gnetales 样本（n = 13），其中 rbcL 和 matK 满足时钟假设，我们还从一个严格的时钟中获得了时间估计，用一个外群化石校准。种子植物之间不断变化的等级关系（以及相应地改变遥远化石的位置）导致了 Gnetum 内估计的微小变化，因为拓扑最接近的约束超过了更远的约束。不管假设的种子植物拓扑结构如何，放松的时钟估计表明 Gnetum 的现存进化枝在上渐新世期间开始彼此分离。严格的时钟估计意味着中新世中期的分歧。这些估计以及来自六个组合数据集的 Gnetum 的系统发育，意味着 Gnetum 的单一非洲物种不是曾经的冈瓦纳分布的残余。中新世和上新世范围的扩展被推断为 Gnetum 的亚洲亚分支，它们源于来自非洲的祖先。这些发现与几种 Gnetum 物种中的种子通过水传播、明显年轻物种之间的形态相似性以及核 ITS 区域中不完整的协同进化相吻合。放松的时钟估计表明，Gnetum 的现存进化枝在上渐新世期间开始彼此分离。严格的时钟估计意味着中新世中期的分歧。这些估计以及来自六个组合数据集的 Gnetum 的系统发育，意味着 Gnetum 的单一非洲物种不是曾经的冈瓦纳分布的残余。中新世和上新世范围的扩展被推断为 Gnetum 的亚洲亚分支，它们源于来自非洲的祖先。这些发现与几种 Gnetum 物种中的种子通过水传播、明显年轻物种之间的形态相似性以及核 ITS 区域中不完整的协同进化相吻合。放松的时钟估计表明，Gnetum 的现存进化枝在上渐新世期间开始彼此分离。严格的时钟估计意味着中新世中期的分歧。这些估计以及来自六个组合数据集的 Gnetum 的系统发育，意味着 Gnetum 的单一非洲物种不是曾经的冈瓦纳分布的残余。中新世和上新世范围的扩展被推断为 Gnetum 的亚洲亚分支，它们源于来自非洲的祖先。这些发现与几种 Gnetum 物种中的种子通过水传播、明显年轻物种之间的形态相似性以及核 ITS 区域中不完整的协同进化相吻合。连同来自六个组合数据集的 Gnetum 的系统发育，暗示 Gnetum 的单一非洲物种不是曾经的冈瓦纳分布的残余。中新世和上新世范围的扩展被推断为 Gnetum 的亚洲亚分支，它们源于来自非洲的祖先。这些发现与几种 Gnetum 物种中的种子通过水传播、明显年轻物种之间的形态相似性以及核 ITS 区域中不完整的协同进化相吻合。连同来自六个组合数据集的 Gnetum 的系统发育，暗示 Gnetum 的单一非洲物种不是曾经的冈瓦纳分布的残余。中新世和上新世范围的扩展被推断为 Gnetum 的亚洲亚分支，它们源于来自非洲的祖先。这些发现与几种 Gnetum 物种中的种子通过水传播、明显年轻物种之间的形态相似性以及核 ITS 区域中不完整的协同进化相吻合。