A phylogenetic analysis of a combined data set for 560 angiosperms and seven outgroups based on three genes, 18S rDNA (1855 bp), rbcL (1428 bp), and atpB (1450 bp) representing a total of 4733 bp is presented. Parsimony analysis was expedited by use of a new computer program, the RATCHET. Parsimony jackknifing was performed to assess the support of clades. The combination of three data sets for numerous species has resulted in the most highly resolved and strongly supported topology yet obtained for angiosperms. In contrast to previous analyses based on single genes, much of the spine of the tree and most of the larger clades receive jackknife support ≥50%. Some of the noneudicots form a grade followed by a strongly supported eudicot clade. The early-branching angiosperms are Amborellaceae, Nymphaeaceae, and a clade of Austrobaileyaceae, Illiciaceae, and SchiÍsandraceae. The remaining noneudicots, except Ceratophyllaceae, form a weakly supported core eumagnoliid clade comprising six well-supported subclades: Chloranthaceae, monocots, Winteraceae/Canellaceae, Piperales, Laurales, and Magnoliales. Ceratophyllaceae are sister to the eudicots. Within the well-supported eudicot clade, the early-diverging eudicots (e.g. Proteales, Ranunculales, Trochodendraceae, Sabiaceae) form a grade, followed by the core eudicots, the monophyly of which is also strongly supported. The core eudicots comprise six well-supported subclades: (1) Berberidopsidaceae/Aextoxicaceae; (2) Myrothamnaceae/Gunneraceae; (3) Saxifragales, which are the sister to Vitaceae (including Leea) plus a strongly supported eurosid clade; (4) Santalales; (5) Caryophyllales, to which Dilleniaceae are sister; and (6) an asterid clade. The relationships among these six subclades of core eudicots do not receive strong support. This large data set has also helped place a number of enigmatic angiosperm families, including Podostemaceae, Aphloiaceae, and Ixerbaceae. This analysis further illustrates the tractability of large data sets and supports a recent, phylogenetically based, ordinal-level reclassification of the angiosperms based largely, but not exclusively, on molecular (DNA sequence) data.

Following (1) the large-scale molecular phylogeny of seed plants based on plastid rbcL gene sequences (published in 1993 by Chase et al., Ann. Missouri Bot. Gard. 80:528–580) and (2) the 18S nuclear phylogeny of flowering plants (published in 1997 by Soltis et al., Ann. Missouri Bot. Gard. 84:1–49), we present a phylogenetic analysis of flowering plants based on a second plastid gene, atpB, analyzed separately and in combination with rbcL sequences for 357 taxa. Despite some discrepancies, the atpB-based phylogenetic trees were highly congruent with those derived from the analysis of rbcL and 18S rDNA, and the combination of atpB and rbcL DNA sequences (comprising ∼3000 base pairs) produced increased bootstrap support for many major sets of taxa. The angiosperms are divided into two major groups: noneudicots with inaperturate or uniaperturate pollen (monocots plus Laurales, Magnoliales, Piperales, Ceratophyllales, and Amborellaceae–Nymphaeaceae–Illiciaceae) and the eudicots with triaperturate pollen (particularly asterids and rosids). Based on rbcL alone and atpB/rbcL combined, the noneudicots (excluding Ceratophyllum) are monophyletic, whereas in the atpB trees they form a grade. Ceratophyllum is sister to the rest of angiosperms with rbcL alone and in the combined atpB/rbcL analysis, whereas with atpB alone, Amborellaceae, Nymphaeaceae, and Illiciaceae/Schisandraceae form a grade at the base of the angiosperms. The phylogenetic information at each codon position and the different types of substitutions (observed transitions and transversions in the trees vs. pairwise comparisons) were examined; taking into account their respective consistency and retention indices, we demonstrate that third-codon positions and transitions are the most useful characters in these phylogenetic reconstructions. This study further demonstrates that phylogenetic analysis of large matrices is feasible.

Plastid matK gene sequences for 374 genera representing all angiosperm orders and 12 genera of gymnosperms were analyzed using parsimony (MP) and Bayesian inference (BI) approaches. Traditionally, slowly evolving genomic regions have been preferred for deep-level phylogenetic inference in angiosperms. The matK gene evolves approximately three times faster than the widely used plastid genes rbcL and atpB. The MP and BI trees are highly congruent. The robustness of the strict consensus tree supercedes all individual gene analyses and is comparable only to multigene-based phylogenies. Of the 385 nodes resolved, 79% are supported by high jackknife values, averaging 88%. Amborella is sister to the remaining angiosperms, followed by a grade of Nymphaeaceae and Austrobaileyales. Bayesian inference resolves Amborella + Nymphaeaceae as sister to the rest, but with weak (0.42) posterior probability. The MP analysis shows a trichotomy sister to the Austrobaileyales representing eumagnoliids, monocots + Chloranthales, and Ceratophyllum + eudicots. The matK gene produces the highest internal support yet for basal eudicots and, within core eudicots, resolves a crown group comprising Berberidopsidaceae/Aextoxicaceae, Santalales, and Caryophyllales + asterids. Moreover, matK sequences provide good resolution within many angiosperm orders. Combined analyses of matK and other rapidly evolving DNA regions with available multigene data sets have strong potential to enhance resolution and internal support in deep level angiosperm phylogenetics and provide additional insights into angiosperm evolution.

Vaccinieae is a morphologically diverse and species-rich (∼1430 species) tribe in Ericaceae. Although the majority of diversity is tropical, Vaccinieae are best known for temperate crops (i.e., blueberries, cranberries, huckleberries, lingonberries) in Vaccinium. Vaccinium itself (∼500 species) has been previously suggested as highly polyphyletic and taxonomic boundaries among many of the other genera in the tribe remain uncertain. We assessed the evolutionary history of Vaccinieae with phylogenomic analyses based on a target-enrichment dataset containing 256 low-copy nuclear loci and 210 species representing 30 of the 35 genera in the tribe and 25 of the 29 sections of Vaccinium. We conducted time-calibrated biogeographic analyses and diversification analyses to explore the area of origin and global dispersal history of the tribe. The analysis recovered a temperate North American origin for Vaccinieae approximately 30 million years ago. Tropical diversity of Vaccinieae was inferred to result from multiple, independent movements into the tropics from north-temperate ancestors. Diversification rate increases corresponded to radiation into the Andes and SE Asia. The pseudo-10-locular ovary evolved once in the tribe from the five-locular state, coinciding with the diversification of a major clade that includes most Asian Vaccinium and the group from which commercial blueberries are derived (V. sect. Cyanococcus). A reconstruction from available chromosome counts suggests that a major polyploid event predated the evolution of nearly half the diversity of Vaccinieae. The extent of polyphyly in Vaccinium documented here supports the need for a generic reclassification of the tribe.