由5个DNA片段推断极度濒危植物五针白皮松的系统位置

五针白皮松(Pinus squamata X．W．Li)是上世纪90年代描述的一种中国特有松树,目前野外只有立木32株,处于极度濒危状态。前人认为这个种可能是白松亚属(subgen．Strobus)的白皮松(P．bungeana Zucc．ex Endl．)与松亚属(subgen．Pinus)的云南松(P．yunnanensis Franch．)的过渡类型,并将其归入白皮松组狐尾松亚组(subsect．Balfourianae)。本文试图在前人分子系统学工作的基础上,检测五针白皮松5个DNA片段,叶绿体基因rbcL、matK、rpl20-rps18间隔区和trn V内含子以及核糖体ITS,将五针白皮松放在整个松属中探讨其系统位置。4个叶绿体基因单独分析结果和它们的联合数据分析结果以及根据ITS得到的系统树均表明,五针白皮松是白皮松亚组(subsect．Gerardianae)的一个稳定成员,其可能的姐妹群是西藏白皮松(P．gerardiana Wall．)。对白皮松亚组的地理分布作了初步探讨。     

基于matK基因的松属白皮松组分子系统发育分析(英文)

基于matK基因对松属(Pinus L.)白皮松组(sect.Parrya Myre)进行了分子系统发育分析。白皮松组为一个并系类群,因为白松组的成员与该组(包括越南的扁叶松(P.krempfii Lecomte))的亚洲成员形成一个强烈支持的分支(靴带值92％)。在这个分支中,白松组的3个代表种形成一个稳定的单系,而白皮松组的亚洲成员之间系统发育关系不明确。扁叶松和西藏白皮松(P.gerardiana Wall.ex D.Don)聚在一起,但只有61％的支持率。虽然在以前4个cpDNA基因序列分析时五针白皮松(P.squamata X.W.Li)与白皮松(P.bungeana Zucc.ex Loud.)和西藏白皮松形成一个单系,但在本文的分析中三者的关系不明确。在邻接树和多数一致简约树上,北美的白皮松组成员形成一个支持率低的分支。北美的subsect.Balfourianae Engelm.亚组(包括P.aristata Engelm.)是一个单系,但支持率较低。美洲另外两个亚组subsect.Cembroides Englem.和subsect.Rzedowskianae Carv.的组间和组内关系不确定,它们在严格一致简约树上形成一个多歧分支。     

基于matK基因的松属白皮松组分子系统发育分析

基于matK基因对松属(Pinus L.)白皮松组(sect.Parrya Myre)进行了分子系统发育分析.白皮松组为一个并系类群,因为白松组的成员与该组(包括越南的扁叶松(P.krempfii Lecomte))的亚洲成员形成一个强烈支持的分支(靴带值92%).在这个分支中,白松组的3个代表种形成一个稳定的单系,而白皮松组的亚洲成员之间系统发育关系不明确.扁叶松和西藏白皮松(P. gerardiana Wall.ex D.Don)聚在一起,但只有61%的支持率.虽然在以前4个cpDNA基因序列分析时五针白皮松(P.squamata X.W.Li)与白皮松(P.bungeana Zucc.ex Loud.)和西藏白皮松形成一个单系,但在本文的分析中三者的关系不明确.在邻接树和多数一致简约树上,北美的白皮松组成员形成一个支持率低的分支.北美的subsect.Balfourianae Engelm.亚组(包括P.aristata Engelm.)是一个单系,但支持率较低.美洲另外两个亚组subsect.Cembroides Englem.和subsect.Rzedowskianae Carv.的组间和组内关系不确定,它们在严格一致简约树上形成一个多歧分支.     

基于3种基因序列对百合属Leucolirion组的系统发育与种间关系研究

中国拥有丰富的野生百合种质资源,但有关百合属的系统发育与进化关系研究相对较少。该研究基于ITS、cpDNA(trnV-ndhC、petL-psbE)及单拷贝核基因AKT等3个基因片段,选取特有分布于西南地区的百合属6个近缘类群共48份样本及GenBank获得的数据,对百合属Leucolirion组进行了系统发育与种间关系研究。结果表明:(1)ITS结果支持前人的处理,即将Leucolirion组细分为2个亚组,subsect.Leucolirion6a和subsect.Leucolirion6b。建议将湖北百合(L.henryi)和南川百合(L.rosthornii)归入到subsect.Leucolirion 6a,与泸定百合(L.sargentiae)、淡黄花百合(L.sulphureum)、宜昌百合(L.leucanthum)和岷江百合(L.regale)等4个种一起组成Leucolirion组;原本属于Archelirion组的野百合(L.brownii)与subsect.Leucolirion6b聚为一支,故将它与台湾百合(L.longiflorm)、麝香百合(L.formosanum)等组成一个新组,命名为百合组(sect.Lilium)。(2)组间关系上,Leucolirion组与百合组的系统发育关系较远,前者与分布于日本的Archelirion组形成姐妹类群,而后者与Sinomartagon组的亲缘关系更近。(3)基于叶绿体联合基因和单拷贝核基因AKT的6个近缘种的遗传距离显示,湖北百合与南川百合明显区别于Leucolirion组内拥有白色管状花的4个类群。叶绿体联合基因树和单拷贝核基因树结果表明,泸定百合、淡黄花百合、岷江百合和宜昌百合在遗传水平上表现出了极高的相似性,遗传关系十分相近,这可能与百合属植物特殊的繁育系统有关,影响了物种间遗传变异与分化。     

23种常绿杜鹃亚属植物种间杂交的可育性研究

该文对常绿杜鹃亚属(subgen. Hymenanthes)的12个亚组23种杜鹃花的64个杂交组合进行了研究,包括云锦杜鹃亚组(subsect. Fortunea)、银叶杜鹃亚组(subsect. Argyrophylla)及同亚属的其他10个亚组[杯毛杜鹃亚组(subsect. Falconera)、弯果杜鹃亚组(subsec. Campylocarpa)、麻花杜鹃亚组(subsect. Maculifera)、粘毛杜鹃亚组(subsect. Glischra)、露珠杜鹃亚组(subsect. Irrorata)、大理杜鹃亚组(subsect. Taliensia)、树形杜鹃亚组(subsect. Arborea)、蜜腺杜鹃亚组(subsect. Thomsonia)、星毛杜鹃亚组(subsect. Parishia)、火红杜鹃亚组(subsect. Neriiflora)]。结果表明:(1)常绿杜鹃亚属内的异种杂交具有很高的可育性,在64个杂交组合中可育与高可育组合56个(占87.5%),无弱可育等级。(2)不亲和与败育组合8个,不能坐果(Cab)、不能结实(Sab)和结实不发芽(Sng)之比为3∶1∶4,并与杂交双亲的亲缘有一定关联,初步推断同时存在前合子期不亲和(pre-zygotic incompatibility)与后合子期败育(post-zygotic abortion)的情形。(3)与相应的自然授粉比较,常绿杜鹃亚属内杂交会不同程度地导致可育性降低,但有15个组内与组间杂交组合表现了某种"超亲和"现象,尽管不能完全排除人工杂交对于结实与可育性的加强作用。(4)常绿杜鹃亚属内不同种类间杂交,存在双向可育与单向不育(unilateral sterility)现象,但未见双向不育情况。     

基于5个基因片段的野胡麻属系统位置研究

对单种属野胡麻属(原隶属于广义玄参科)及其可能近缘类群广泛取样,选择合适外类群,通过对4个叶绿体基因联合数据(trnL-F、rps16、rbcL、rps2)、核基因ITS片段、叶绿体基因与核基因ITS片段联合数据,进行最大简约法和贝叶斯法分析,探讨野胡麻属在科级系统位置及其与近缘类群系统发育关系。结果表明,所有系统树都支持野胡麻属先和肉果草属构成姐妹群关系,叶绿体基因联合系统树支持率分别为97%[Bootstrap(BS)]和100%[Posterior probability(PP)];ITS系统树支持率分别为99%(BS)和100%(PP);叶绿体基因和ITS联合系统树支持率均为100%(BS和PP)。野胡麻属、肉果草属与通泉草属一起构成一单系群,叶绿体基因联合系统树、ITS系统树、叶绿体基因和ITS联合系统树的支持率均为100%(BS和PP)。形态学证据也支持野胡麻属、肉果草属和通泉草属这3个属的近缘关系。本研究结果支持单种属野胡麻属隶属于透骨草科的通泉草亚科,与肉果草属亲缘关系最近,这两个属进而与通泉草属近缘,可能隶属于通泉草属内,与岩白翠亲缘关系较近,也可能与通泉草属互为姐妹群关系。     

虎耳草属山羊臭组的界定和系统发育: 核糖体DNA ITS序列证据

虎耳草属Saxifraga山羊臭组sect. Ciliatae是该属中最大的一个组, 共有175种, 主要分布在喜马拉雅地区, 我国分布有166种, 占总种数的95%; 其中, 112种为中国特有。约80%的种类分布在我国青藏高原和西南地区, 是中国喜马拉雅植物成分的代表类群。山羊臭组内物种分化十分显著, 分类处理也很困难, 该组是否为单系类群, 组下的系统发育关系也不清楚, 均需进一步验证。本文测定了虎耳草属山羊臭组及其他组33种植物样品的核糖体DNA内转录间隔区ITS序列, 并从GenBank调取虎耳草组sect. Saxifraga等组和近缘属唢呐草属Mitella共22种植物的该序列。ITS分析结果表明: (1)所研究的山羊臭组类群聚为单独一支, 而且与垫状组sect. Porphyrion、虎耳草组、球茎组sect. Mesogyne和仅在欧洲分布的sect. Cymbalaria和sect. Cotylea等8个组聚成的另一分支构成姊妹群; (2)根据形态特征建立的山羊臭组的3个亚组即唐古拉亚组subsect. Hirculoideae、莲座状亚组subsect. Rosulares和具芽亚组subsect. Gemmiparae各自聚为一支, 但是莲座状亚组这一支的支持率较低。同时, 山羊臭组的鞭匐枝亚组subsect. Flagellares和subsect. Hemisphaericae的代表类群单独聚为一支, 位于具芽亚组类群分支内部而不能成立; (3)唐古拉亚组和莲座状亚组又聚为一亚分支与具芽亚组构成姊妹群, 而且具芽亚组最早从山羊臭组这一支中分化出来。我们的研究还发现山羊臭组内种间形态分化较大, 而ITS碱基变异较小, 这可能是山羊臭组类群在青藏高原及毗邻地区的高山环境下物种快速分化的结果。     

中国特有属苞藜属的系统学研究

苞藜属(Baolia Kung et G. L. Chu)根据1978年在甘肃和四川交界的迭部县发现的苞藜(Baolia bracteata Kung et G. L. Chu)而建立,但其系统学地位从未在分子水平上得到解决。该研究分析了包含苞藜属的苋科(Amaranthaceae Juss.)32属48个物种的核基因片段(ITS)和叶绿体基因片段(rbcL、atpB-rbcL),构建了其分子系统发育树,探讨了苞藜属的生物系统学关系。结果表明:(1)苞藜属位于藜亚科(Chenopodioideae Burnett)。(2)苞藜属与虫实属(Corispermum L.)在约晚渐新世至中中新世出现分化。(3)虫实族(Corispermeae Moq.)与藜族(Chenopodieae Dumort.)关系密切。     

中国特有金钱槭属植物物种分化研究

金钱槭属(Dipteronia Oliv.)隶属于槭树科(Aceraceae),是北温带植物区系中古老、残遗的木本属之一,为中国特有属,属下仅包括金钱槭(D.sinensis Oliv.)和云南金钱槭(D.dyerana Henry)2个物种。本实验从形态学、分子遗传学及基因序列分析等方面对金钱槭(D.sinensis Oliv.)和云南金钱槭(D.dyerana Henry)进行对比研究,探讨其物种间分化程度。结果表明:(1)形态学研究显示两物种形态性状存在显著差异,表明其在形态上发生了显著分化;(2)基因组DNA的AFLP标记分析表明,两物种间存在极显著遗传分化(ΦST=0.390 4),在物种水平及群体水平,两物种遗传多样性及遗传变异水平皆有明显差异(金钱槭云南金钱槭);(3)从GenBank数据库中选出2物种已知的叶绿体基因(psbM-trnD、trnD-trnT、trnL、trnL-trnF、rpl16)和核基因ITS(ITS1、5.8SRNA、ITS2)进行序列进化比对分析,t-test检验表明,2物种叶绿体基因序列间有极显著差异。研究结果表明:金钱槭和云南金钱槭两物种间产生了极显著的分化,推测可能由于长期的地理隔离所致。     

杜鹃花属植物的可育性研究进展

结合作者近年来的工作, 总结了国内外有关杜鹃花属(Rhododendron)植物可育性研究的成果和进展, 旨在为相关研究者和技术人员提供参考。(1)杜鹃花属的杜鹃亚属(subgen. Rhododendron)和羊踯躅亚属(subgen. Pentanthera)中存在多倍化现象, 甚至存在同一物种有多种倍性。(2)在自然授粉条件下, 除了常见种内杂交及自交情形外, 常绿杜鹃亚属(subgen. Hymenanthes)、杜鹃亚属和映山红亚属(subgen. Tsutsusi)内种间杂交十分普遍, 也有跨亚组之间的自然杂交案例。(3)杜鹃花属植物中自交亲和(self compatibility, SC)与自交不亲和(self incompatibility, SI)现象并存, 云锦杜鹃亚组(subsect. Fortunea)兼具自交败育到高可育性的所有类型, 而在映山红亚属与马银花亚属(subgen. Azaleastrum)中自交不亲和现象则更为常见。通常自交被认为是杜鹃花物种的被动适应, 但对于一些在极端气候条件下分布的局域种而言, 则可能是一种主动响应。(4)不同分类等级(亚属、组和亚组)间的人工杂交研究表明, 杂交亲和性或可育性与双亲的系统发育关系及染色体倍性具有明显的关联, 并反映在发育阶段和各项亲和力指标的变化之中。常绿杜鹃亚属与杜鹃亚属间的远缘杂交相对比较容易, 常绿杜鹃亚属与映山红亚属间、映山红亚属与杜鹃亚属的正反交、映山红亚属与羊踯躅亚属的正交以及常绿杜鹃亚属与羊踯躅亚属的正交、马银花亚属与杜鹃亚属正交等也有亲和的案例。(5)自交不亲和亲本的介入可大幅度增加种间杂交的不育比率, 并导致其由双向可育到单向不育再到双向不育方向发展。     

Molecular identification of species in Juglandaceae:A tiered method

DNA barcoding is a method of species identification and recognition using DNA sequence data. A tiered or multilocus method has been recommended for barcoding plant species. In this study, we sampled 196 individuals representing 9 genera and 54 species of Juglandaceae to investigate the utility of the four potential barcoding loci (rbcL, matK, trnH-psbA, and internal transcribed spacer (ITS)). Our results show that all four DNA regions are easy to amplify and sequence. In the four tested DNA regions, ITS has the most variable information, and rbcL has the least. At generic level, seven of nine genera can be efficiently identified by matK. At species level, ITS has higher interspecific p-distance than the trnH-psbA region. Difficult to align in the whole family, ITS showed heterogeneous variability among different genera. Except for the monotypic genera (Cyclocarya, Annamocarya, Platycarya), ITS appeared to have limited power for species identification within the Carya and Engelhardia complex, and have no power for Juglans or Pterocarya. Overall, our results confirmed that a multilocus tiered method for plant barcoding was applicable and practicable. With higher priority, matK is proposed as the first-tier DNA region for genus discrimination, and the second locus at species level should have enough stable variable characters.     

New insights into DNA barcoding of seagrasses

Taxonomists find some plant genera challenging because of the few morphological differences or unclear characters among closely related species, which leads to the misidentification of taxa. DNA barcoding is an approach to identify species by using short orthologous DNA sequences, known as ‘DNA barcodes’. Concatenated rbcL and matK sequences are considered DNA barcodes for seagrasses. However, these markers are not applicable to all members of seagrasses at the species level, especially within the genus Halophila. Our previous studies indicated that the internal transcribed spacer (ITS) showed higher species resolution than the concatenated rbcL and matK sequences in the case of Halophila ovalis and closely related species. In this study, 26 ITS, two rbcL and two matK consensus sequences from 18 seagrass taxa belonging to four families collected in India, Vietnam, Germany, Croatia and Egypt were processed. Molecular ITS analysis resolved five clades. The results also indicate that the Cymodoceaceae family might be a non-monophyletic group. In conclusion, ITS could be applied as a DNA barcode for seagrasses instead of the rbcL/matK system previously proposed.     

中国秋海棠属（秋海棠科）植物的DNA条形码评价

秋海棠属植物种类繁多,形态变异多样,导致种类的系统放置混乱,近缘种类鉴定困难。利用DNA条形码实现物种快速准确的鉴定技术具有不受形态特征约束的优势,为秋海棠属植物的分类鉴定提供了新的方法。本研究选择4个DNA条形码候选片段（rbcL,matK,trnH-psbA,ITS）对中国秋海棠属26种136个个体进行了分析。结果显示：叶绿体基因rbcL,matK和trnH-psbA种内和种间变异小,对秋海棠属植物的鉴别能力有限：ITS／ITS2种内和种间变异大,在本研究中物种正确鉴定率达到100％／96％,可考虑作为秋海棠属DNA条形码鉴定的候选片段。研究结果支持中国植物条形码研究组建议将核基因ITS／ITS2纳人种子植物DNA条形码核心片段中的观点。     

中国秋海棠属 (秋海棠科) 植物的DNA条形码评价

秋海棠属植物种类繁多,形态变异多样,导致种类的系统放置混乱,近缘种类鉴定困难。利用DNA条形码实现物种快速准确的鉴定技术具有不受形态特征约束的优势,为秋海棠属植物的分类鉴定提供了新的方法。本研究选择4个DNA条形码候选片段（rbcL,matK,trnH psbA,ITS）对中国秋海棠属26种136个个体进行了分析。结果显示：叶绿体基因rbcL,matK和trnH psbA种内和种间变异小,对秋海棠属植物的鉴别能力有限;ITS/ITS2种内和种间变异大,在本研究中物种正确鉴定率达到100%/96%,可考虑作为秋海棠属DNA条形码鉴定的候选片段。研究结果支持中国植物条形码研究组建议将核基因ITS/ITS2纳入种子植物DNA条形码核心片段中的观点。     

蒟蒻薯属 (薯蓣科) 植物DNA条形码研究

蒟蒻薯属（Tacca）植物种间在形态上差别不大,导致分类上存在一定的困难。DNA条形码是一种利用短的DNA标准片段来鉴别和发现物种的方法。本研究利用核基因ITS片段和叶绿体基因trnH psbA, rbcL, matK片段对蒟蒻薯属6个种的DNA条形码进行研究,对4个DNA片段可用性,种内种间变异,barcode gap进行了分析,采用Tree based和BBA两种方法比较不同序列的鉴定能力。结果显示：单片段ITS正确鉴定率最高,片段组合rbcL+matK正确鉴定率最高。支持CBOL植物工作组推荐的条码组合rbcL+matK可作为蒟蒻薯属物种鉴定的标准条码,建议ITS片段作为候选条码。丝须蒟蒻薯Tacca integrifolia采自西藏的居群与马来西亚居群形成了2个不同的遗传分支,且两者在形态上也存在一定的差异,很可能是一个新种。     

植物DNA条形码促进系统发育群落生态学发展

系统发育群落生态学是近年兴起的一个重要牛态学研究分支,它以群落生态学为基础并引入了系统发育的分析方法,全面动态地反映了群落中物种内和物种间的相互作用关系,揭示了群落格局形成的生态学过程,研究了生物多样性的形成及维持机制.巴拿马BCI(Barro Colorado Island)样地的成功例子说明,在固定样地进行长期的群落生态与系统发育研究切实可行且极具意义;DNA条形码的快速兴起对这一研究发挥着重要作用.本文先列举了群落生态与系统发育综合分析能解决的群落系统发育结构、群落生态位结构、生物地理学和性状进化等生态学问题;接着介绍了标准植物DNA条形码以及利用片段组合(rbcL+matK+trnH-psbA)进行快速物种识别和近缘种区分、精确群落系统发育关系的构建以及群落生态学研究;随后提出DNA条形码研究在类群水平上需注意两片段的条形码组合(matK+rbcL)在同属种鉴别能力上的不足,而在较大尺度群落水平上需对实验设计进行优化.DNA条形码将为探讨物种多样性及其维持机理、系统发育beta多样性以及群落水平上功能性状进化研究提供新的思路.     

Molecular identification of species in Juglandaceae: A tiered method

DNA barcoding is a method of species identification and recognition using DNA sequence data. A tiered or multilocus method has been recommended for barcoding plant species. In this study, we sampled 196 individuals representing 9 genera and 54 species of Juglandaceae to investigate the utility of the four potential barcoding loci (rbcL, matK, trnH-psbA, and internal transcribed spacer (ITS)). Our results show that all four DNA regions are easy to amplify and sequence. In the four tested DNA regions, ITS has the most variable information, and rbcL has the least. At generic level, seven of nine genera can be efficiently identified by matK. At species level, ITS has higher interspecific p-distance than the trnH-psbA region. Difficult to align in the whole family, ITS showed heterogeneous variability among different genera. Except for the monotypic genera (Cyclocarya, Annamocarya, Platycarya), ITS appeared to have limited power for species identification within the Carya and Engelhardia complex, and have no power for Juglans or Pterocarya. Overall, our results confirmed that a multilocus tiered method for plant barcoding was applicable and practicable. With higher priority, matK is proposed as the first-tier DNA region for genus discrimination, and the second locus at species level should have enough stable variable characters.     

植物DNA条形码技术

DNA条形码技术是利用标准的、具有足够变异的、易扩增且相对较短的DNA片段在物种内的特异性和种间的多样性而创建的一种新的生物身份识别系统,从而实现对物种的快速自动鉴定。尽管这一技术在理论上和具体应用上仍存在很多争论。但DNA条形码概念自2003年由加拿大分类学家Paul Hebert首次提出后就在世界范围内受到了广泛关注。在植物类群中条形码的研究和应用尚处于探索阶段,稍落后于对动物类群的研究,这主要表现在：（1）DNA条形码的选择及其评价仍没有统一的标准：（2）对类群较全面的形态分类学修订和植物DNA条形码研究的结合十分缺乏：（3）以往研究在取样上尺度较大,而对具体类群的研究较少,一个科或一个属只用有限的种类作为代表,同一种内的取样个体数量也不足,这样虽然表面上看来利用选定的DNA条形码可以较容易地把代表物种区分开,但实际上目前建议的植物DNA条形码（例如由生命条形码咨询委员会植物工作组最近提出的rbcL和matK）由于其分子进化速率较慢,在种级水平上,特别是对于那些经历了适应辐射或快速进化的属来说,分辨率较低。而DNA条形码的应用主要集中在属内物种水平的鉴别,因此只有针对具体类群进行探索研究,发现进化速率较快、分辨率高且通用性好的条形码,才可能为建立完整的条形码数据库起到积极有效的作用。     

蒟蒻薯属(薯蓣科)植物DNA条形码研究

蒟蒻薯属(Tacca)植物种间在形态上差别不大,导致分类上存在一定的困难.DNA条形码是一种利用短的DNA标准片段来鉴别和发现物种的方法.本研究利用核基因ITS片段和叶绿体基因trn H-psbA,rbcL,matK片段对蒟蒻薯属6个种的DNA条形码进行研究,对4个DNA片段可用性,种内种间变异,barcode gap进行了分析,采用Tree-based和BBA两种方法比较不同序列的鉴定能力.结果显示:单片段ITS正确鉴定率最高,片段组合rbcL+matK正确鉴定率最高.支持CBOL植物工作组推荐的条码组合rbcL+matK可作为蒟蒻薯属物种鉴定的标准条码,建议ITS片段作为候选条码.丝须蒟蒻薯Tacca integrifolia采自西藏的居群与马来西亚居群形成了2个不同的遗传分支,且两者在形态上也存在一定的差异,很可能是一个新种.     

中国特有诸葛菜复合群的系统发育关系

利用5．8S核糖体DNA全长间隔序列（ITS／5．8S）和叶绿体基因mat K对中国原产诸葛菜复合群的系统发育关系进行了分析研究。ITS序列结果支持中国诸葛菜复合群分为两支：一支由湖北诸葛菜和太白诸葛菜组成;另一支由诸葛菜和铺散诸葛菜组成。mat K的序列分析结果表明,在中国诸葛菜复合群的系统发育树中,铺散诸葛菜和诸葛菜处于基部位置。结合以前的核型分析和本文的研究结果,我们不支持将湖北诸葛菜和太白诸葛菜归隶于诸葛菜,而支持我们之前提出的两种可能的原始细胞型的进化假说。另外,根据生物地理学分析,推测从长江中下游到秦岭地区是中国原产诸葛菜的近代分化中心。