基于5.8rDNA/ITS序列的内蒙古棘豆属植物分子系统学研究

摘要

棘豆属植物是内蒙古草原上一类具有饲用价值、药用价值、生态价值和观赏价值的重要豆科植物资源，对维护草原生态系统的平衡、可持续发展及生物多样性有重要的作用。目前在棘豆属植物分类学研究中部分物种属下种间的隶属关系存在一些分歧。本研究对内蒙古12种34个样地棘豆属植物核糖体5.8SrDNA/ITS序列进行比较分析，利用系统发育分析软件MEGA5.0，采用Maximum Likelihood( ML)法和Neighbor Joining(NJ)法构建了5.8SrDNA/ITS系统发育树，另用ML法构建上述材料的ITS1和ITS2系统发育树，经比较研究得到如下结论：
　　 1．采用ML法和NJ法构建的5.8SrDNA/ITS系统发育树的分支式样基本相同，印证了ML法和NJ法在使用分歧度不高且数目大的序列构建系统发育树时，往往会给出相似或相同的拓扑结构这一观点。
　　 2．支持棘豆属植物为单系起源的观点。
　　 3．赞同《内蒙古植物志》将缘毛棘豆（Oxytropis ciliata）和阴山棘豆（O.inschanica）视为真棘豆亚属(Subgenus Euoxytropis)矮生棘豆组( Section Xerobia)物种的观点。
　　 4．赞同国内学者对大花棘豆（O.grandiflora）的界定，认为该物种应划分到长喙棘豆组( Section Orobia)中。
　　 5．支持《内蒙古植物志》中将黄毛棘豆（O.ochrantha）、多叶棘豆（O.verticillaris）、二色棘豆（O.bicolor）和砂珍棘豆（O．racemosa）归入真棘豆亚属轮叶棘豆组( Section Baicalia Stell.ex Bunge)，推测多叶棘豆和砂珍棘豆的ITS2区出现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。
　　 6．本研究系统发育树显示鳞萼棘豆（O.squammulosa）与刺叶柄棘豆（O.aciphylla）聚为一支，亲缘关系较近，而不是象植物志中描述的与同组或同亚属植物形成一支，结合植物地理学观点，认为刺叶柄棘豆与鳞萼棘豆为地理替代种；刺叶柄棘豆的不同地理种群形成三个分支，对其在亚属水平上的分类还需进一步商榷，初步推测种内不同地理种群间的亲缘关系可能受到植被类型和生境的影响，并认为刺叶柄棘豆可能是多系起源的。
　　 7．小叶小花棘豆（O.glabra var.tenuis）与小花棘豆（O.glabra）亲缘关系很近，支持国内学者将其视为变种的观点。
　　 8．线叶棘豆（O．filiformis）和东北棘豆（O.coerulea）与真棘豆亚属物种构成姐妹群，而非聚到单室棘豆亚属（Subgenus Phacoxytropis）物种分支中。因此推测二者与真棘豆亚属植物亲缘关系更近。
　　 9．本研究发现种群对物种低级分类阶元的系统发育研究具有重要的作用。

目录

文摘

英文文摘

项目基金资助

1 前言

1.1 棘豆属植物概况

1.2 植物系统学研究概况

1.2.1 植物系统学研究方法

1.2.2 分类学证据

1.3 棘豆属植物研究概况

1.3.1 分类学研究

1.3.2 细胞学研究

1.3.3 孢粉学研究

1.3.4 植物区系地理学与生态学研究

1.3.5 植物化学研究

1.3.6 棘豆属植物分子生物学研究

1.4 本研究的目的和意义

2 材料与方法

2.1 研究材料

2.2 主要实验仪器设备

2.3 主要药品及试剂

2.4 研究方法

2.4.1 DNA提取

2.4.2 5.8SrDNA/ITS区段的PCR扩增及序列测定

2.4.3 数据分析

3 结果与分析

3.1 基因组总DNA的提取

3.2 5.8SrDNA/ITS序列扩增

3.3 12种棘豆属植物5.8SrDNA/ITS区序列分析

3.4 分子系统发育树及其分析

4 讨论

4.1 属下组间及种间物种分类地位的探讨

4.1.1 缘毛棘豆和阴山棘豆

4.1.2 真棘豆亚属学名的选用及大花棘豆的隶属问题

4.1.3 沙生棘豆组、戈壁棘豆组和轮叶棘豆组的分合及其组下物种的隶属问题

4.1.4 疏毛棘豆和长白棘豆

4.1.5 鳞萼棘豆的隶属问题

4.1.6 刺叶柄棘豆的隶属问题

4.1.7 小花棘豆与小叶小花棘豆

4.1.8 线棘豆和东北棘豆的隶属问题

4.2 种群研究的重要性

展望

参考文献

附录 部分内蒙古棘豆属植物5.8srDNA/ITS序列测序图谱

致谢

攻读学位期间发表的学术论文