基于核糖体DNA内转录间隔区ITS序列的广义蓼属及近缘属分子系统学研究

通过对广义蓼属及近缘属共32个代表种内转录间隔区ITS序列的分子系统学分析,尝试研究备受争议的广义蓼属及近缘属的物种族、属、组级的划分问题,结果显示,广义蓼属在系统发育树上并不能形成一个单系类群,这些物种共聚为3大支,分别对应春蓼族、蓼族及荞麦族,其中荞麦属与翅果蓼属形成了一支独立于春蓼族及蓼族之外的类群。在春蓼族中,冰岛蓼属与分叉蓼组形成一个单系类群。     

核糖体DNA ITS区序列在植物分子系统学研究中的价值

本文就近年来国内外有关被子植物核糖体ＤＮＡ中的内转录间隔区（ＩＴＳ）序列在植物属内,近缘属间乃至科内系统发育研究中的应用,结合作者在中国姜科山姜属（Ａｌｐｉｎｉａ Ｒｏｘｂ．）上的研究,对ＩＴＳ区序列在植物分子系统学研究中的价值作一简要综述,对其应用前景也进行了讨论。     

广义青篱竹属(Arundinaria)核糖体DNA ITS序列及亲缘关系研究

利用PCR扩增产物直接测序的方法分析广义青篱竹属(Arundinaria)中有关争议类群的代表种或模式种(毛竹为外类群)等18种竹种的核糖体DNA内转录间隔区(Internal Transcribed Spacers,ITS)序列。通过最简约性分析产生的ITS系统发育树表明,供试竹种形成一个自然的单系类群,这说明广义青篱竹属中这些不同的类群归属青篱竹属是合理的。17种竹种可聚为2大分支：其中斑苦竹(A,oleosa)、仙居苦竹(A．hsienchuensis)、茶秆竹(A．amabilis)、长叶苦竹(A．chino)、苦竹(A．amara)、宜兴苦竹(A．yixingensis)、菲白竹(A．fortunei)、翠竹(A．pygmaea)为一个分支;而大明竹(A．graminea)、巴山木竹(A．fargesii)、冷箭竹(A．faberi)、凤竹(A．hupehense)、鼓节矢竹(Pseudosasa japonica cv．Tsutsumiana)、矢竹(Pseudosasa japonica)、短穗竹(Brachystachyum densiflorum)、肿节竹(A．oedogonata)、少穗竹(A．sulcata)组合在另一分支。ITS系统发育树还表明,大明竹与巴山木竹、鼓节矢竹与矢竹、少穗竹与短穗竹和肿节竹关系极为密切,均得到较高的Bootstrap(分别为99％、100％和87％)的支持;茶秆竹与仙居苦竹关系非常密切,茶秆竹可归隶到青篱竹属中;翠竹和菲白竹关系密切,且与苦竹类竹种分为两个分支。     

基于叶绿体trnL-F,rbcL序列和核核糖体ITS序列探讨蓼属（蓼科）头状蓼组的系统发育

选用叶绿体基因trnL-F,rbc-L序列和核核糖体ITS序列对蓼属头状蓼组的分类和系统发育进行了分析。以药用大黄为外类群,用最大简约法对3个片段的单独和联合矩阵分别构建系统发育树。结果表明,头状蓼组是一个较自然的类群,与春蓼组、刺蓼组和金线草属的亲缘关系较近;支持头状蓼组作为一组放在春蓼属,细茎蓼和蓝药蓼从头状蓼组转移至冰岛蓼属;不支持将刺蓼组并入头状蓼组;对于小叶蓼的系统学位置有待于进一步研究。     

K序列探讨虎杖属与西伯利亚蓼的系统学位置

以蓼科Polygonaceae酸模亚科Rumicoideae酸模族Rumiceae大黄属Rheum L.作外类群, 对蓼亚科Polygonideae蓼族Polygoneae 4属19种1变种的trnL-F序列以及16种1变种的matK序列进行了测定(部分序列取自GenBank)和聚类分析, 探讨了虎杖属Reynoutria Houtt.和西伯利亚蓼Polygonum sibiricum Laxm.的系统学位置, 结果表明: (1)虎杖属在两个严格一致树中都聚到了何首乌属Fallopia Adans.的内部, trnL-F序列的支持率为99%, matK序列的支持率为100%, 说明虎杖属应归入何首乌属中, 所以虎杖属的R. japonica Houtt.与R. sachalinense (F. Schmidt ex Maxim.) Nakai应分别命名为Fallopia japonica (Houtt.) Ronse Decraene和F. sachalinense (F. Schmidt ex Maxim.) Ronse Decraene; (2)两个严格一致树都表明, 西伯利亚蓼远离蓼属Polygonum L., 聚到了何首乌属的附近, 两个序列支持率都为99%, 应将该种从蓼属中移出来, 提升为属级, 即西伯利亚蓼属Knorringia Tzvel., 西伯利亚蓼应命名为Knorringia sibirica (Laxm.) Tzvel.。另外, 本文对何首乌属与西伯利亚蓼属作了界定。     

基于叶绿体trnL-F序列以及matK序列探讨虎杖属与西伯利亚蓼的系统学位置

以蓼科Polygonaceae酸模亚科Rumicoideae酸模族Rumiceae大黄属Rheum L.作外类群,对蓼亚科Polygonideae蓼族Polygoneae 4属19种1变种的trnL-F序列以及16种1变种的matK序列进行了测定(部分序列取自GenBank)和聚类分析,探讨了虎杖属Reynoutria Houtt.和两伯利亚蓼Polygonum sibiricum Laxm.的系统学位置,结果表明:(1)虎杖属在两个严格一致树中都聚到了何首乌属Fallopia Adans.的内部,trnL-F序列的支持率为99%,marK序列的支持率为100%,说明虎杖属应归入何首乌属中,所以虎杖属的R.japonica Hour.与R.sachalinense(F Schmidt ex Maxim.)Nakai应分别命名为Fallopia japonica(Houtt.)Ronse Decraene和F sachalinense(F Schmidt ex Maxim.)Ronse Decraene;(2)两个严格一致树都表明,西伯利亚蓼远离蓼属Polygonum L.,聚到了何首乌属的附近,两个序列支持率都为99%,应将该种从蓼属中移出来,提升为属级,即西伯利亚蓼属Knorringia Tzvel.,西伯利亚蓼应命名为Knorringiasibirica(Laxm.)Tzvel..另外,本文对何首乌属与西伯利亚蓼属作了界定.     

基于5.8SrDNA/ITS序列的内蒙古棘豆属植物分子系统学分析

对12种34个地理种群的内蒙古棘豆属植物核糖体ITS区段和5.8S基因序列进行比较分析,并采用Maximum Likelihood法构建系统发育树.结果表明:支持棘豆属植物为单系起源,支持《内蒙古植物志》将黄毛棘豆(Oxytropis ochrantha)、多叶棘豆(O.verticillaris)、二色棘豆(O.bicolor)和砂珍棘豆(O.racemosa)归入真棘豆亚属(Subgen.Euoxytropis)轮叶棘豆组(Sect.Baicalia Stell.ex Bunge)的观点.推测多叶棘豆和砂珍棘豆ITS2区段出现的C/T转换可能是其部分种群混杂在其他物种中的主要原因,但基因转换对于系统发育的影响仍尚未可知.研究不支持传统分类学上对鳞萼棘豆(O.squammulosa)与刺叶柄棘豆(O.aci ph ylla)的划分,系统发育树显示二者聚为一支,而非与传统分类学上界定的同组或同亚属植物形成一支;结合植物地理学研究结果,认为刺叶柄棘豆与鳞萼棘豆为地理替代种.推测刺叶柄棘豆可能为多系起源物种.线叶棘豆(O.fili formis)和东北棘豆(O.coerulea与真棘豆亚属物种构成姐妹群,而非单室棘豆亚属植物.研究认为在物种界定过程中,只将少数几个形态学特征作为主要分类依据欠妥.     

栝楼属基于核糖体ITS序列的系统发育分析

栝楼属（Trichosanthes）是葫芦科(Cucurbitaceae)中一个种类较多、药用价值较大的属。本文基于ITS序列分析了栝楼属16个种的系统发育关系。聚类分析表明：在组的划分上,具有分类争议的截叶组(sect. Truncata)与大苞组(sect. Involucraria)形成一大支,处于一亚分枝位置,不支持独立成组。在属内分类地位上,在核酸水平不支持贵州栝楼(T.guizhouensis)为一独立种,结合形态特征建议并入双边栝楼(T.rosthornii)。大方油栝楼(T.dafangensis)与小苞组(sect. Trichosanthes)成为姊妹群,处于一个向叶苞组(sect. Foliobracteola)过渡位置,结合其形态特征,建议作为小苞组(sect. Trichosanthes)成员。     

核rDNA ITS区序列在无脊椎动物分子系统学研究中的应用

在无脊椎动物的分子系统学研究中,作为对线粒体DNA信息的重要补充,人们越来越多采用核DNA的核糖体内转录间隔区（ITS）作为分子标记。本文介绍了ITS的组成和性质,并对近年来ITS在无脊椎动物分子系统学研究中的应用进行了总结,同时提出并讨论了目前在该领域存在的一些问题。     

山东蓼属及近缘植物（蓼科）果实外果皮解剖学研究

利用光学显微镜对山东产蓼属（Polygonum）及近缘植物20种2变种的果实外果皮解剖学特征进行了观察研究。结果表明,其果实外果皮细胞在横切面上为方形、短矩形或狭长矩形,排列为栅栏状,细胞腔形状多样,大小取决于细胞壁增厚程度,具树状分枝或二叉分枝,垂周壁平直或波纹状。根据细胞垂周壁式样及细胞腔形状划分为3种类型,即：A.细胞腔近狭三角形,具树状分支,垂周壁强烈折曲,壁内多褶皱和空隙,如萹蓄。B.细胞腔近狭长、具树状分支,该类型又分为两个亚型：B1细胞腔形状无规则,垂周壁强烈折曲或波纹状,如春蓼;B2细胞腔形状规则,垂周壁平直,如拳参。C.细胞腔狭小,二叉至四叉分支,垂周壁平直,如篱蓼。果实外果皮解剖学特征对蓼族各属的范围界定及某些存疑种的系统学位置的处理具有重要意义。     

新疆石竹属野生种核糖体DNA的ITS序列与亲缘关系

新疆是我国石竹属植物分布和分化中心,种质资源丰富。通过采用PCR直接测序法,对新疆石竹属（Dianthus)植物野生种共8个种及外类群（Lychnis coronata Thunb)rDNA的ITS区（包括ITS－1,5.8S,rDNA和ITS－2）进行序列测定。研究结果说明,新疆石生属植物的ITS序列总长度为617－621bp,长度变异较小,仅相差4bp,种间序列同源性很高,达97．6％－99．8％,外类群的序列同源性为80％左右。ITS区序列在石竹属内是相当保守的,石竹属物种间序列变异位点基本上是转移多于颠换,且转移率较高,转换／颠换率为1．0－3．0。系统地位和亲缘关系分析表明分布于中国的石竹属植物3个组即齿瓣组（sect.Barbulatum Williams)和石竹组（sect.Dianthus),遂瓣组（sect.Fimbriatum Williams)的亲缘关系较远,而sect.Dianthus与sect.Fimbriatum Williams的亲缘关系较近。ITS系统发育树揭示了石竹组起源早于遂瓣组和齿瓣组,其结果与传统形态学论述存在很大差异。     

两栖蓼的分子系统学研究

两栖蓼是一种水陆两栖植物,植株在不同生态环境下外部形态差异较大,同时两栖蓼的系统位置存在争议,被归入春蓼组(sect.Persicaria)或提升为两栖蓼组(sect.Amphibium)。该文选取两栖蓼及春蓼组植物12种,以及刺蓼组、头状蓼组、神血宁组、拳参组、萹蓄组和外类群掌叶大黄共23种植物进行研究。植物总DNA的提取采用改进的CTAB法,所测序列以及从Genbank数据库下载的序列,以掌叶大黄为外类群,采用最大简约法和贝叶斯法对核糖体ITS序列和叶绿体trn L-F序列进行了系统发育分析。ITS序列对位排列的长度为735 bp,包括489个可变位点,272个位点是信息位点。简约法得到9个简约树,步长为1 084,CI指数为0.680,RI指数为0.614。trn L-F序列对位排列的长度为1 121 bp,包括427个可变位点,239个位点是信息位点。简约法寻找到9个简约树,步长为551(CI=0.911,RI=0.910)。贝叶斯法和简约法得到的树基本一致。分子序列分析结果显示,trn L-F序列树类似于ITS序列树。ITS序列构建的发育树上,两栖蓼与刺蓼组植物、春蓼组其他植物形成3个并列的分支;在trn L-F序列树上,两栖蓼则与其他春蓼组植物形成两个并列的分支。由此可见,两栖蓼与春蓼组其他植物的亲缘关系较远,成一独立的分支。两个分子证据支持将两栖蓼提升为两栖蓼组的处理意见。此外,两栖蓼的花粉具散沟,与典型的春蓼组的具散孔花粉不一致。再加上两栖蓼水陆两栖的特性,因此支持把两栖蓼提升为两栖蓼组的观点。两栖蓼组的界定为多年生草本,水陆两栖,根状茎横生,生于水中茎漂浮,叶长圆形或椭圆形,生于陆地茎直立,叶披针形或长圆状披针形,托叶鞘为筒状、薄膜质,总状花序穗状,瘦果近圆形,花粉具散沟。     

ITS 假基因对栎属系统学研究的影响及其对分子系统学研究的启示*

核糖体rDNA ITS 是被子植物系统发育研究中应用最广泛的分子标记之一。以前人们认为同一物种
中的ITS 序列因致同进化而使不同拷贝高度一致, 在分子系统学研究中常以ITS1- 518S- ITS2 序列作为构建
系统进化树的基础。近年来, 在对一些被子植物的研究中发现这段序列在同一物种中具有多态性, 有些拷
贝中的518S 区不具编码功能, 人们把含有不具编码功能518S 区的ITS1-51 8S- ITS2 序列定义为ITS 假基因序
列, 它对同源基因致同进化的假设形成了新的挑战。在诸多应用ITS 序列重建系统进化关系的研究中, 栎
属系统学研究因ITS 假基因的发现而倍受关注。本文以栎属为例回顾了ITS 假基因的发现过程, 分析了其
对该属系统学研究的影响, 为分子生物学在植物系统进化研究中的应用提供一些新的参考。     

蓼属头状蓼组rDNA-ITS的序列扩增及分析

以贵州境内蓼属头状蓼组6种(含1变种)植物为材料,对其rDNA的内转录间隔区(ITS)序列进行PCR扩增,得到6种植物的ITS序列,分别为:赤胫散2个居群(Polygonum runcinatum var.sinense,GenBank登录号FJ606887、FJ648802),平卧蓼(P.strindbergii,GenBank登录号FJ648803 ),尼泊尔蓼(P.nepalense,GenBank登录号FJ648804),羽叶蓼(P.runcinatum,GenBank登录号FJ648805),火炭母(P.chinense,GenBank登录号FJ648806)和头花蓼(P.capitatum,GenBank登录号FJ648807).其中赤胫散与平卧蓼的ITS序列为首次报道.序列分析结果表明,蓼属头状蓼组6种植物ITS序列总长度为661～666 bp,ITS1区序列长度为243～246 bp,5.8 S rDNA区序列长度165 bp,ITS2区序列长度253～258 bp,6种植物的差异主要集中在ITS1和ITS2区.聚类分析显示,6种头状蓼组植物具有共同起源,结果支持赤胫散从羽叶蓼变种上升为独立物种.     

基于ITS序列探讨金线草的系统学位置

金线草的系统位置一直存在争议,该试验以Triplaris weigeltiana为外类群,采用最大简约法对金线草及其近缘类群的ITS序列进行了系统发育分析.结果表明:(1)金线草和蓼属的春蓼组、刺蓼组形成三个并列的分支,因此,金线草没有必要独立成属,分子证据支持金线草成立为组;(2)金线草和春蓼组、刺蓼组植物聚在一起,...     

利用核核糖体DNA内转录间隔区(ITS)探讨广义羽藓科系统发育

利用核核糖体DNA ITS序列,探讨了苔藓植物广义羽藓科的系统发育,摸索出适于扩增ITS片段的最适反应条件。实验共得到广义羽藓科6个种的ITS序列,它们分别是：Abieti-nela abietina(AJ417494),Anomodon minar(AJ344145),Chaopodium aciculum(AJ315968),Tuidium pristocalyx(AJ416443),Thuidium assimile(AJ416442),Herpetineuron toccoae(AJ315967),其中后5个种是国际上首次得到的。本文利用ITS序列构建羽藓科7属、11种植物的系统发育树,据Bootstrap严格一致树表明：广义的羽藓科为并系发育,可分为两个主要的分支,牛舌藓属Anomodon,羊角藓属Herpetineuron和多枝藓属Happohymenium等为一支,而山羽藓属Abietinella,羽藓属Thuuidium,沼羽藓属Helodium和麻羽藓属Claopodium等为另一主要分支,从分子水平上支持了据形态特征把原牛舌藓亚科的牛舌藓属,羊角藓属,多枝藓属提升为牛舌藓科的结论。     

基于nrDNA ITS 和 ETS序列对樟科黄肉楠属（Actinodaphne)的系统学研究

应用nrDNA ITS和ETS序列探讨了樟科Lauraceae黄肉楠属Actinodaphne的系统演化关系。对得到的3个序列矩阵(ITS、ETS和ITS/ETS), 采用MP (maximum parsimony), ML (maximum likelihood)和Bayesian 3种分析方法进行了系统发育分析。结果显示, 本文选的黄肉楠属Actinodaphne物种与所选的月桂族中的外类群靠近并混和在一起, 进一步证实了本属为一个复系类群。结合对传统的形态学性状的重新认识, 认为花序类型特征可能是重新界定黄肉楠属的最重要的性状, 具有相同花序类型的物种可能具有相同的起源。然而, 由于取样数量相对较少以及对矩阵的单独分析存在一定的差异, 还需更详细的研究来验证本文对黄肉楠属系统演化关系的假设, 并进一步更精确地重建本属的系统发育关系。     

对翼蓼(蓼科)属级位置的重新探讨

通过对翼蓼Pteroxygonum giraldii Damm. &; Diels及相关属(蓼属Polygonum、何首乌属Fallopia、虎杖属Reynoutria、荞麦属Fagopyrum和金线草属Antenoron)的形态观察、果实解剖学观察、花被片脉序观察、花粉形态、核型分析, 以及ITS序列的分析确定了翼蓼和荞麦F. esculentum Moench较远的亲缘关系。其中我们发现翼蓼果实基部有三个角状物明显不同于其他属果实的形态特征。翼蓼外果皮明显加厚, 并有零星散布的波状内腔, 而荞麦的外果皮很薄, 细胞不等径, 中果皮极厚。以上证据证明了翼蓼与荞麦属亲缘关系较远。在观察荞麦属和翼蓼的花被片脉络时发现了两种不同的脉序类型, 符合将荞麦属分为两个组的划分。翼蓼花被片脉序为三出状, 支持将翼蓼归为Persicarieae族。对翼蓼及荞麦属植物的花粉进行比较后, 发现荞麦属植物的花粉网孔有明显的内凹穿孔而翼蓼却没有, 结果表明二者亲缘关系较远。通过对nrDNA ITS区域序列分析得出翼蓼及相关属为一个单系类群, 含有两个稳定的分支: 第一个分支由蓼属(萹蓄组sect. Avicularia)、何首乌属、虎杖属的植物组成, 第二个分支由蓼属(刺蓼组sect. Echinocaulon、蓼组sect. Polygonum、分叉蓼组sect. Aconogonon、拳参组sect. Bistorta、翼蓼和荞麦属植物组成。同时第二个分支又分成了两个亚分支, 蓼属(刺蓼组、蓼组、分叉蓼组、拳参组)和翼蓼属Pteroxygonum植物属于第一个亚支而荞麦属植物属于第二个亚支。结果支持翼蓼不属于荞麦属的范畴。实验结果显示翼蓼是个单型属, 属于Persicarieae族。     

分子证据支持蓝药蓼和大铜钱叶蓼归入冰岛蓼属

蓝药蓼Polygonum cyanandrum Diels和大铜钱叶蓼P.forrestiiDiels是否应归于冰岛蓼属Koenigia至今未得到很好的解决。本文利用叶绿体DNA的atp B-rbc L序列来评价这两个物种的亲缘关系和属的归属。对这两个物种以及相关代表种的atp B-rbcL序列分析发现,该片段的长度有较大的变异。从753bp到902bp;存在丰富的系统发育变异位点。系统发育分析表明：蓝药蓼和大铜钱叶蓼与冰岛蓼丘islandica聚为支持率较高的分支。而蓼属Polygonum代表种和其他属的代表种组成另外的分支,表明这两个种应置于冰岛蓼属。这一结果与花粉和染色体证据相吻合。根据这些证据以及形态学特征,还对冰岛蓼属与蓼属的范围与界定进行了讨论。