菝葜科DNA條形碼研究及數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建.pdf

1、菝葜科(Smilacaceae)包括2個(gè)屬，菝葜屬（Smilax）和肖菝葜屬（Heterosmilax）約200種，是一個(gè)世界性廣泛分布的分類(lèi)較為困難的單子葉植物科。本研究在barcording理論和方法以及本研究室20多年對(duì)該科的世界性研究并結(jié)合世界菝葜科分類(lèi)的歷史的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過(guò)分子生物學(xué)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)菝葜科植物進(jìn)行DNA條形碼研究和植物數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建。探討了DNA條形碼在菝葜科植物中的鑒定能力及評(píng)價(jià)了DNA條形碼用于揭示菝葜科

2、的物種界限的功能與意義。通過(guò)整理各國(guó)植物志和多年采集整理的菝葜科標(biāo)本，以及形態(tài)、解剖、花粉、染色體、分子、生物地理、古化石等研究數(shù)據(jù)和研究成果，建立菝葜科數(shù)據(jù)庫(kù)，以促進(jìn)菝葜科信息的管理和共享，推動(dòng)菝葜科的研究深入。主要研究結(jié)果如下:
　　 1.菝葜科植物DNA條形碼研究DNA條形碼(DNAbarcoding)技術(shù)是利用短的DNA片段對(duì)生物物種進(jìn)行識(shí)別和鑒定的一種新的分子生物學(xué)技術(shù)，通過(guò)實(shí)現(xiàn)對(duì)物種的快速鑒定，從而克服傳統(tǒng)分類(lèi)學(xué)研究

3、方法的不足。本研究選取了核心條形碼葉綠體片段rbcL和matK以及核基因內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)ITS這三個(gè)DNA片段作為標(biāo)記，對(duì)菝葜科75個(gè)種，227個(gè)個(gè)體進(jìn)行了研究。使用Barcodinggap檢驗(yàn)結(jié)果顯示ITS，rbcL，matK都沒(méi)有明顯的gap。使用Wilcoxonsignedranktests檢測(cè)條形碼種間和種內(nèi)遺傳差異的結(jié)果顯示，種間差異ITS＞＞rbcL＞＞matK，種內(nèi)差異ITS＞＞rbcL=matK。使用NJ、UPMGA、ML、

4、MP分析方法檢測(cè)了菝葜科單片段和多片段條碼的聚類(lèi)情況，揭示單片段中ITS具有最強(qiáng)鑒定能力，可鑒別59.7％的物種;rbcL和matK分別為42.7％和36.0％。組合片段rbcL+matK+ITS和rbcL+ITS的鑒定能力最強(qiáng)且大于單片段，可鑒定69.4％的物種。
　　 認(rèn)為從節(jié)約成本和實(shí)驗(yàn)效率角度考慮，我們建議采用2個(gè)片段組合應(yīng)用在對(duì)菝葜科的物種鑒別中，即rbcL+ITS。本文對(duì)不能鑒別的30％物種進(jìn)行了分析，認(rèn)為可能有兩個(gè)

5、原因:一是遺傳上本來(lái)就未分化完全，是一復(fù)合群;二是可能的鑒別錯(cuò)誤，本文對(duì)其進(jìn)行了分析。
　　 2.菝葜科數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建在前人研究基礎(chǔ)上，本研究構(gòu)建了一個(gè)世界菝葜科植物數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)為關(guān)系式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，內(nèi)容包含菝葜科概述、化石特征、外部形態(tài)、解剖特征、染色體、花粉、果實(shí)種子形態(tài)、DNA分子數(shù)據(jù)、基因組特征、化學(xué)成分、菝葜科相關(guān)文獻(xiàn)等研究?jī)?nèi)容。菝葜科植物屬名、異名、別名、地理分布、海拔、生境、形態(tài)特征、種子形態(tài)、種皮微結(jié)構(gòu)、染色體核型、