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蔷薇属(Rosa L.)隶属是蔷薇科(Rosaceae),全世界约有200个种和变种,属内的玫瑰、月季是世界上著名的观赏植物,也是重要的传统药用植物,但是由于近年来市场上对观赏的玫瑰、月季的大量需求,玫瑰、月季与蔷薇属内的不同物种的大量杂交使其新品种层出不穷,导致药用玫瑰、月季等在中药材市场上的混乱。 本实验利用ISSR分子标记技术对药用植物月季、玫瑰及其同属近缘种的15个种33个样品进行分析;利用DNA条形码技术,通过实验并结合GenBank数据库序列,分析ITS、trnH-psbA、matK、rbcL、rpoC15条常用条形码在种内与种间变异、barcoding gap、系统发育树等方面对蔷薇属植物的鉴别能力,旨在评价ISSR分子标记技术和DNA条形码候选序列对蔷薇属药用植物的鉴定能力,探讨蔷薇属药用植物的鉴定新方法,研究结果如下: 1)6条引物共检测到110个位点,其中多态性位点109个,多态位点百分率(PPB)为99.09%。药用植物月季、玫瑰及其同属近缘种的种群间Nei’s基因遗传多样性指数(H)平均值为0.3705,Shannon’s多样性信息指数(I)的平均值为0.5464,种群间基因分化系数(Gst)的平均值为0.8868,基因流(Nm)的平均值为0.0638,遗传距离(D)的变化范围为0.1691~0.7302,表明药用植物月季、玫瑰及其同属近缘种具有丰富的遗传多样性。 2)聚类分析结果显示蔷薇属15个种,在遗传相似系数(GS)0.60处分成6个组,蔷薇属的15个物种聚为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ6组。Ⅰ组包括蔷薇属蔷薇亚属合柱组的3个种,野蔷薇、伞花蔷薇(J)和光叶蔷薇(I),其中野蔷薇的7个不同居群A1、A2、A3、A4、A5、A6和A7聚在一支。Ⅱ组中仅包括一个种月季,其中月季的8个不同栽培品种C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7和C8聚在一支,隶属于蔷薇属蔷薇亚属的月季组。Ⅲ组为金樱子组的金樱子(O)。Ⅳ组包括蔷薇属蔷薇亚属桂味组的6个种,玫瑰、钝叶蔷薇(D)、刺梗蔷薇(E)、全针蔷薇(F)、城口蔷薇(L)和山刺玫(G),其中玫瑰的6个栽培类型B1、B2、B3、B4、B5和B6聚在一支。Ⅴ组包括蔷薇属蔷薇亚属蔷薇组的3个种,法国蔷薇(H)、突厥蔷薇(N)和白蔷薇(M)。Ⅵ组为蔷薇属蔷薇亚属木香组的木香花(K)。聚类分析与基于形态特征对蔷薇属属下的分类学研究结果相吻合,ISSR分子标记技术可以有效鉴别药用植物月季、玫瑰及其同属近缘。 3)rbcL和rpoC1基因作为叶绿体基因组进化速率较慢的两个片段,在蔷薇属种间中的变异位点和信息位点均较少(分别为22个和5个;11个和1个),且种间和种内遗传距离存在重叠,barcoding gap检验结果表明,rbcL和rpoC1种内和种间变异交叉虽然相对较少,但是区分并不明显。此外,在rbcL和rpoC1的NJ系统发育树上,蔷薇属药用植物玫瑰、月季及金樱子三个物种的不同居群均没有各自形成单系群,物种的分辨率极低。因此,本研究认为rbcL和rpoC1基因不适合作为DNA条形码序列来鉴别蔷薇属药用植物。 4)核基因ITS序列,叶绿体基因trnH-psbA和matK片段序列信息和种内/种间的变异分析表明,叶绿体基因trnH-psbA片段序列变异位点和信息位点最多(为80个和62个),其次为ITS片段(59个和39个)、matK片段(45个和17个),说明ITS、trnH-psbA和matK序列能够提供足够的变异位点。从种内和种间遗传变异的分析中得出:5条序列种内最大变异、种间最小变异均比较小,种间最小变异trnH-psbA序列最大(0.00640),其次为ITS序列(0.0026)、matK序列(0.00095);种内最大变异trnH-psbA序列最大(0.00060),其次为ITS序列(0.00046)、matK序列(0.00024),ITS、trnH-psbA和matK3条序列的平均种间变异均大于平均种内变异。不同序列barcoding gap检验分析结果表明:5条序列均无明显的间隔区,相对其他序列,trnH-psbA序列虽无明显间隔区,但是种内与种间变异明显分为两大部分,分布较高的遗传变异可以明显区分。在NJ系统树上,ITS序列可以将药用植物玫瑰、金樱子与其蔷薇属近缘种类区分开;trnH-psbA序列可以将金樱子与其蔷薇属近缘种类区分开区分开;ITS+trnH-psbA+matK联合序列,可以很好的将蔷薇属药用植物玫瑰、月季和金樱子与蔷薇属其他近缘种类区分开。 5)属内系统发育关系分析表明:药用植物玫瑰与全针蔷薇、钝叶蔷薇、山刺玫、大叶蔷薇和小叶蔷薇聚为一单系分支,都属于桂味组,其中全针蔷薇、钝叶蔷薇和玫瑰亲缘关系最近,得到100%的支持。金樱子组中金樱子居群聚为一个单系,也达到100%的最高支持。取样的几个栽培月季品种构成单系分支,与野蔷薇和光叶蔷薇聚为一支,具有75%支持率。基于DNA条形码序列构建NJ系统发育树与传统形态学研究分类系统基本相吻合。