武陵山區(qū)金腰屬植物調查及分子系統(tǒng)進化研究.pdf

1、金腰屬植物全球約65種，中國有35種8變種，中國是全球金腰分布的核心區(qū)域，但對該屬植物野外調查及系統(tǒng)分類研究自1982年以后一直少有報道。金腰屬植物因含黃酮醇類化合物而具有顯著的藥效，近二三十年來多有其化學成分的研究發(fā)現(xiàn)，但缺少該屬植物的調查更新及系統(tǒng)分類的相關研究。武陵山脈是一座綿延湖北、湖南、重慶、貴州四省市，面積約17萬平方公里的褶皺大山脈，區(qū)域內密布24個國家級自然保護區(qū)。1987-1989年間中科院對該區(qū)進行過一次比較系統(tǒng)的野

2、外科考，二十多年后，武陵山區(qū)的面積、人口、行政區(qū)域及植被等情況均發(fā)生了較大變化，當時統(tǒng)計武陵山區(qū)內金腰屬植物只有3種：大葉金腰（Chrysosplenium macrophyllum）、綿毛金腰（Chrysosplenium lanuginosum）和中華金腰（Chrysosplenium sinicum）。
　　本研究主要內容包括：⑴ITS1和ITS2的GC含量相近，5.8S的GC含量最高，平均值達到50.15％。ITS1的信息

3、位點與變異位點數比ITS2要高。在對葉亞屬（Oppositifolia）的13個種間，ITS1的GC平均含量為48%，ITS2的GC含量為42.7%，ITS1高于ITS2，二者的GC含量有極顯著差異（P<0.000）；在互葉亞屬（Alternifolia）的9個種間， ITS1的GC平均含量為43.3%，而ITS2的GC含量為46.3%，二者的GC含量差異極顯著（P<0.000）。對葉亞屬的ITS1 GC含量高于互葉亞屬，兩者差異極顯著

4、（P<0.000）；對葉亞屬ITS2 GC含量小于互葉亞屬，兩者差異極顯著（P=0.002）。⑵研究發(fā)現(xiàn)，除中華金腰C. sinicum和山溪金腰C. nepalense以外，兩亞屬內種間遺傳距離比兩亞屬之間的遺傳距離小。對葉亞屬中的C. sinicum和 C. nepalense之間的遺傳距離最小，只有0.013，但它們與其它金腰的遺傳距離都大于0.1。⑶采用了MP法、NJ法、UMPGA法、ML法和Bayes法5種方法構建了21種金腰

5、的系統(tǒng)進化樹，綜合5種建樹方法比較，本研究認為Bayes法給出進化樹與形態(tài)學分類結果最為接近，其置信度和種間的分辨率也最高。MP法構建的樹則與形態(tài)學分類的差異最大。⑷通過對21種金腰ITS1和ITS2的二級結構一致性預測比對，從堿基配對的穩(wěn)定性結果來看，ITS1的結構變化比 ITS2大。從同一結構在不同亞屬間的結構變化來看，互葉亞屬內ITS1的結構變化較小，對葉亞屬內ITS1結構變化較大；而 ITS2的結構變化在兩亞屬內都很小。綜合以上

6、情況，本研究認為金腰屬植物ITS2二級結構比ITS1更保守和更穩(wěn)定，且互葉亞屬的ITS二級結構比對葉亞屬保守。⑸金腰屬和其近緣屬（澗邊草屬，澗邊草Peltoboykinia tellimoides）的ITS1都有一段連續(xù)的保守序列，這段序列在二級結構上穩(wěn)定形成了H3、H12、H13、T4、L8和L7多分枝環(huán)的整塊二級結構區(qū)域，我們推測此結構可能與其功能的關聯(lián)較大。5.8S的二級結構在兩亞屬所有樣本中僅在一個內環(huán)結構處表現(xiàn)出差異，互葉亞屬

7、為L1內環(huán)，對葉亞屬為L2和L3兩個相連的內環(huán)，這有可能是兩亞屬葉對生或互生形態(tài)學上產生差異的一個原因。在ITS2中，HIII發(fā)卡環(huán)目前在金腰中只發(fā)現(xiàn)了T3a和T3b兩種形態(tài)結構，而在澗邊草P. tellimoides中的HIII發(fā)卡環(huán)與金腰都有差異。此外，ITS2二級結構的CBCs，互葉亞屬內沒有發(fā)現(xiàn)CBCs，而對葉亞屬內CBCs存在情況較普遍。根據Coleman和 Vacquier(2002)提出的CBC criterion假說，當

8、兩個種間有足夠的進化距離累積產生即使一個CBC在ITS2二級結構的保守區(qū)域上時，它們也無法雜交產生后代[1-3]。因此我們認為對葉亞屬內種間雜交的可能性遠比互葉亞屬內少，對葉亞屬更趨向于各自獨立進化，而互葉亞屬可能更容易發(fā)生種間雜交產生新變種等。⑹C. sinicum和C. nepalensel與其它金腰的整體差異較大，這兩個物種的ITS整體GC含量高于其它金腰，盡管二者屬于對葉亞屬，但它們與互葉亞屬金腰的遺傳距離更小，系統(tǒng)進化樹的聚類

9、分析中它們單獨被歸于另一個與對生、互生分支并列的第三分支上。此外，我們還發(fā)現(xiàn)只有這兩種金腰存在堿基插入位點（或是其它金腰在這個位點集體堿基缺失）。在 CBCs的分析中發(fā)現(xiàn)，C. sinicum和C. nepalensel及其它對生葉種都存在CBCs，與互生葉種卻沒有，它們與互葉亞屬雜交的可能性比和對葉亞屬內其它金腰雜交的可能性更大，C. sinicum和C. nepalense在進化上可能處于更靠近金腰屬基部起源的位置，在它們之后才分化