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赤竹亚族Sasinae Keng f分子系统学研究



全 文 :  收稿日期: 2008-09-20
作者简介:李 林 ( 1979-) ,男 ,山东临沂人 ,南京林业大学
竹类所在读博士生。
赤竹亚族 Sasinae Keng f分子系统学研究
李 林1 董敦义 2 丁雨龙 1 林树燕 1
( 1.南京林业大学竹类研究所 ,江苏南京 210037; 2.浙江省安吉县林业局 ,浙江安吉 313300)
摘 要 对赤竹亚族 Sasinae 4属 33个竹种样品进行 RAPD和 I SSR分析 ,在 30条 RAPD引物和 100条
I SSR引物中进行筛选 ,筛选出 9条 RAPD和 11条 ISSR多态性较好的引物 ,分别产生 249、 271个多态位
点 ,利用 Popgen32、 MEGA4分析软件 ,构建聚类图 ,分析结果表明: ① RAPD聚类分析支持异枝竹属单
独成组 ;② RAPD和 ISSR聚类分析都支持铁竹属单独成属 ;③两种聚类分析都支持华箬竹亚属单独成
属 ,鄂西箬竹与华箬竹属关系密切 ;④不支持具耳箬竹和巫溪箬竹归并的处理 ;⑤ RAPD聚类分析结果
与传统形态分类更加接近。
关键词 赤竹亚族 ; RAPD; ISSR;分子系统学
Studies on Molecular Systematics of
Sasinae Bamboo Species
Li Lin
1  Dong Dunyi2  Ding Yulong1  Lin Shuyan1
( 1. Bamboo Research Ins ti tute, Nan jing Forest ry University, Nanjing 210037, Jiangsu , China;
2. Anji Fores t ry Bu reau of Zhejiang Province, An ji 313300, Zh ejiang, China)
Abstract  Thir ty-three species o f Sasinae bamboo were ana lyzed using RAPD and ISSR
molecular marker. 9 special RAPD primers w ere selected among 30 ones and 11 specia l
ISSR primers among 100, producing 249 and 271 loci respectiv ely. The two
dendrog rams w ere constructed by Popgen32 and MEGA4 sof tw are. The resul ts
show ed: ( 1) Th e RAPD dendrog ram suppo rts Metasasa to be a sepa ra te g roup. ( 2)
Ferrocalamus has not a close relation to the o ther bamboo species. ( 3) Bo th o f the two
dendrog rams suppo rt Sasamorpha a separate genera . I . wilsoni i s closely to
Sasamorpha. ( 4) The two dendrograms don t stand by the dispo sal o f I. auriculatus
combined wi th I. wux iensis . ( 5) RAPD mo lecula r marker is more reliable than ISSR to
be used in studies of interg eneric tax onomy , phylo geny and genetic div ersity among
species of bamboo.
Key words Sasinae; RAPD; ISSR; Mo lecula r M arker
  《中国植物志》第九卷第一分册 [ 1]中设赤竹
亚族 Sasinae Keng f. ,共包含四属: 赤竹属 Sasa
Mak ino et Shibata、铁竹属 Ferrocalamus Hsueh
et Keng f.、箬竹属 Indocalamus Nakai和异枝
竹属 Metasasa W. T. Lin。其中 ,赤竹属 Sasa
Makino et Shiba ta包含 2个亚属: 赤竹亚属
Subgen Sasa和华箬竹亚属 Subgen Sasamorph
( Nakia) C. H. Hu。异枝竹属Metasasa W. T.
Lin 1982年由林万涛先生发表 ,W. D. Clayton
和 S. A. Renvoize[2 ]对该属表示质疑 ,认为该
属应归并于箬竹属 Indocalamus。杨光耀 [3 ]认为
第 27卷 第 4期
2 0 0 8年 1 1月         
竹 子 研 究 汇 刊
JO URNAL OF BAMBOO RESEARCH
           Vol. 27, No. 4
Nov. , 2 0 0 8
此属的特征与酸竹属 ( Acidosasa )特征更为一
致 ,宜归并该属。 新版《 FLO RA O F CHIN A》 [4 ]
中已将 异 枝竹 属 Metasasa 置于 酸 竹 属
Acidosasa。铁竹属Ferrocalamus Hsueh et Keng
f .发表于 1982年 ,形态特征均与箬竹属相似 ,维
管束解剖形态也相同 [ 5] ,但是其地下茎单轴散生
而非复轴型 ,外稃先端具有明显毛茸 ,果皮肉质
等特征又区别于箬竹属 Indocalamus[ 1]。杨光
耀 [ 6] RAPD聚类分析表明两属关系较近。赤竹属
Sasa与箬竹属 Indocalamus营养体形态非常相
似 ,通常赤竹属是高海拔竹种 ,箬竹属是低海拔
竹种 ,但高海拔地区也有箬竹属竹种分布 (拟赤
竹组Sect . Rugosi H. R. Zhao的种类 )。两属的
主要区别是雄蕊数目、维管束形态 [5 ]。 在散生竹
的系统分类中 ,赤竹亚族一半左右的竹种并无花
枝标本描述 ,仅依靠外部形态特征进行分类分歧
较大 ,争议主要围绕异枝竹属、华箬竹属的归属
和箬竹属、赤竹属各成员的界定与划分。在新版
《 FLORA O F CHIN A》中已经取消竹类植物族、
亚族的划分 ,本研究仍沿用《中国植物志》第九卷
中对族、亚族的处理 ,并采用 RAPD和 ISSR两
种分子标记技术分析赤竹亚族 Sasinae33种竹子
的系统发育关系 ,为解决形态分类产生的分歧提
供分子方面的证据。
1 材料与方法
1. 1 材料来源
赤竹亚族 33种实验材料来源见于表 1,凭
证标本存于南京林业大学竹类所。
表 1 材料来源
Tab. 1  Material s ources
编号
No.
竹 种名 称
Species
凭证标本
Voucher specimens
采集地点
Sam pling site
1 铁竹 F. st rictus Hsueh et Keng f . L01 云南金平县勐拉
2 异枝竹 M. ca rinata W. T. Lin L02 广东新会古兜山大田顶
3 白环异枝竹 M. albo-f arinosa W. T. Lin L03 广东信宜县大雾岭
4 赤竹 S . long iligulata McClure L04 广西九万大山
5 红壳赤竹 S . rubrova ginata C. H. Hu L05 广西田林县岑王山
6 广西赤竹 S . guang xiensis C. D. Chu et C. S. Chao L06 广西汪洞乡罗湖村山岔
7 华箬竹 S . sinica Keng L07 浙江天目山
8 湖北华箬竹 S . hubeiensis ( C. H. Hu) C. H. Hu L08 湖北通山县九宫山
9 庆元华箬竹 S . qing yuanensis ( C. H. Hu) C. H. Hu L09 浙江庆元万里林场
10 鄂西箬竹 I . wilsoni ( Rendle) C. S. Chao et C. D. Chu L10 湖北神农架
11 硬毛箬竹 I . hisp idus H. R. Zhao et Y. L. Yang L11 四川丰都七耀山林场
12 具耳箬竹 I . auriculatus ( H. R. Zhao et Y. L. Yang) Y. L. Yang L12 四川万源八台山
13 同春箬竹 I . tongchunensis K. F. Huang et Z. L. Dai L13 福建漳平县同春
14 巴山箬竹 I . bashanensis ( C. D. Chu et C. S. Ch ao) H. R. Zhao et Y. L. Yang L14 陕西镇巴镇公路旁
15 箬竹 I . tessallatus (M unro) Keng f. L15 湖南零陵阳明山
16 阔叶箬竹 I . la tifol ius ( Keng) McClure L16 广东大东山林场
17 毛鞘箬竹 I . hir tiva ginatus H. R. Zhao et Y. L. Yang L17 江西瑞金拔英林场
18 胜利箬竹 I . victorialis Keng f. L18 南京林业大学竹种园
19 水银竹 I . sinicus ( Hance) Nakai L19 海南保亭县吊罗山
20 锦帐竹 I . p seudosinicus McClu re L20 海南保亭县吊罗山
21 密脉箬竹 I . densinervil lus H. R. Zh ao et Y. L. Yang L21 广东徐闻县菠萝地
22 泡箬 I . lacunnosus Wen L22 安吉竹种园
23 箬叶竹 I . longiauritus Hand. -Mazz L23 湖南武冈
24 益阳箬竹 I . yiyan gensis H. R. Zh ao et Y. L. Yang L24 湖南益阳林科所
25 大庸箬竹 I . dayongensis W. T. Lin L25 湖南张家界金边溪
26 半耳箬竹 I . semif alcatus H. R. Zhao et Y. L. Yang L26 四川都江堰玉堂镇
27 美丽箬竹 I . decorus Q. H. Dai L27 桂林竹种园
28 广东箬竹 I . guangdongensis H. R. Zhao et Y. L. Yang L28 广东连山县福堂乡
29 柔毛箬竹 I . mol li s H. R. Zhao et Y. L. Yang L29 湖南零陵阳明山林场
30 峨眉箬竹 I . emeiensis C. D. Chu et C. S. Ch ao L30 四川峨眉山洪春坪
31 髯毛箬竹 I . barbatus McClure L31 广西金秀县大瑶山
32 光叶箬竹 I . glabr ifol ius Z. P. Wang et P. X. Zhang L32 贵州册亨县册阳村
33 巫溪箬竹 I . wux iensis Yi L33 四川巫溪大官山
21 第 4期 李 林等  赤竹亚族 Sasinae Keng f分子系统学研究    
1. 2 植物 DNA提取
DNA提取采用改进的 CT AB裂解 -硅珠吸
附法 [ 7]。在 10 mL离心管中加入 4 mL CTAB提
取液及 120μl巯基乙醇 ,在恒温振荡器中预热
至 65℃。取硅胶干燥的样品 1 g ,剪碎并加少许
石英砂和 PV P在液氮中研磨成粉末 ,迅速转入
预热的 CT AB提取液 ,充分摇匀后水浴 60 min。
将样品置于冰上迅速冷却至室温 ,加入等体积
酚∶氯仿∶异戊醇 ( 25∶ 24∶ 1) ,充分混匀后
12 000 r· min-1离心 10 min,取上清 ,加入 1 /10
体积硅珠悬浮液 ,震荡混匀 ,静置 15 min, 6 000
r· min-1离心 20 s。弃上清 ,用 600μL漂洗液充
分溶解沉淀 ,震荡混匀 , 6 000 r· min-1离心 20
min。 重复漂洗一次 ,弃上清 ,用 70%的乙醇漂
洗沉淀 2遍 ,最后用无水乙醇漂洗一遍。自然风
干加 50μL TE溶解。 56℃水浴保温 10 min,
12 000 r· min-1离心 10 min,上清即为 DNA溶
液。 -20℃保存。将提取的 DNA样品以及λDNA
与溴酚蓝上样缓冲液混匀在浓度为 1. 5%的琼
脂糖凝胶上电泳电泳 1 h,与标准λDNA比色来
确定 DNA的浓度和纯度 ,确定最终 DNA模板
浓度为 10 ng· μL-1。
1. 3  DNA扩增
实验采用的扩增仪为 PE9600PCR。 RAPD
总反应体系 25μL: DN A模板 2μL, Taq聚合酶
0. 2μL, dN TPs ( 2. 5 mM ) 2μL, PCR 10×
Buffer 2. 5μL, M gCl2 ( 25 mM ) 2μL,引物
( 0. 01 mM) 2μL, ddH2O 15. 3μL。反应条件为
94℃预变性 4 min, 94℃变性 30 sec, 38℃退火 45
sec, 70℃延伸 90 sec, 40个循环 , 72℃延伸 7
min, 4℃结束扩增。 ISSR总反应体系 20μL:
DN A模板 2μL, Taq聚合酶 0. 2μL, dN TPs
( 2. 5 mM ) 2μL, PCR 10× Buffer 2. 0μL,
MgCl2 ( 25 mM ) 1. 2μL,引物 ( 0. 01 mM ) 0. 6
μL, ddH2O 12μL。 反应条件为 94℃预变性 5
min, 94℃变性 60 sec, 54℃退火 45 sec, 72℃延
伸 2 min, 45个循环 , 72℃延伸 7 min, 4℃结束扩
增。两种扩增产物均使用 2%琼脂糖凝胶电泳检
测分析。
1. 4 扩增产物检测
扩增产物经 2%琼脂糖胶 (含有溴化乙锭
)在 l X TBE电泳缓冲液中电泳分离。 电泳结
束后在 Bro-RAD成像系统观察照相。
1. 5 数据处理
扩增条带用“ 1”表示有 ,用“ 0”表示无 ,建立
数据文件。扩增结果运用 Popgen32和 M EGA4
分析软件 ,输出树状聚类图。
2 结果与讨论
2. 1 结 果
在前人 [3, 7, 8]基础上分别对 RAPD和 ISSR
扩增反应体系进行优化 ,并确定最终反应体系。
在丁雨龙 [8 ]、杨光耀 [3 ]等研究基础上选取 30条
RAPD引物进行筛选 ;同时选取 100条 ISSR引
物进行初筛和复筛 ,最终筛选出多态性较好的 9
条 RAPD引物和 11条 ISSR引物分别用于
RAPD和 ISSR扩增反应。引物由赛百盛公司和
上海生物工程公司合成 ,引物的碱基序列见表 2
和表 3。
表 2 RAPD引物及碱基序列
Tab. 2  Th e RAPD p rimers and sequences
编号 No. 引物序列
Primer s equences
A01 CAGGCCCT TC
A09 GGGTAACGCC
A20 GTT GCGA TCC
C01 TT CGAGCCAG
C06 GAACGGACTC
C09 CTCACCGTCC
C15 GACGGATCAG
D08 GTGTGCCCCA
D20 ACCCGGTCAC
表 3  ISSR引物及碱基序列
Tab. 3  The ISSR primers and sequences
编号 No. 引物序列
Primer s equences
IS SR-1 ( AC) 8T
IS SR-2 ( AC) 8AT
IS SR-5 ( AC) 8TG
IS SR-8 ( ATG) 6
IS SR-17 ( GACA) 4
IS SR-22 ( AC) 8AA
ISSR-23 ( AC) 8T A
IS SR-25 ( AC) 8CA
ISSR-26 ( AC) 8CC
IS SR-29 ( TG) 8C T
IS SR-32 ( AG) 8AC
22    竹 子 研 究 汇 刊 第 27卷 
  用 9条 RAPD引物分别对 33个竹种的
DNA样品进行 PCR扩增 ,共获得多态位点 249
个 ,平均每条 RAPD引物产生 27. 67个位点 ;用
11条 ISSR引物分别对 33个竹种的 DNA样品
进行 PCR扩增 ,共获得多态位点 271个 ,平均每
个 ISSR引 物产 生 24. 64 个位 点 , 利 用
Popgen32、 MEGA4分析软件 ,输出树状聚类
图 ,见图 2和图 3。
图 1  RAPD C09引物扩增产生的条带 (数字代表竹种序号见表 1,M代表 100 bp ladder DNA marker )
Fig. 1  Th e s traps amplifi ed by th e RAPD primer-C09
( The numbers mean ord ers of 33 bamboo species , M m eans 100 bp ladder DN A marker. )
图 2  ISSR-22引物扩增产生的条带 (数字代表竹种序号见表 1,M代表 100 bp ladder DNA marker)
Fig. 2  Th e st raps am plifi ed by th e IS SR primer-22
( The numbers mean ord ers of 33 bamboo species , M m eans 100 bp ladder DN A marker. )
2. 2 讨 论
杨光耀 [3 ]通过查阅模式标本和 RAPD聚类
分析 ,认为异枝竹属 Metasasa属于酸竹属
Acidosasa成员 ,新版《 FLO RA O F CHIN A》 [ 4]
也将其置于酸竹属 Acidosasa中。在本次 RAPD
聚类分析中 ,异枝竹属单独成组 ,区隔开箬竹属
和赤竹属竹种 ,结合查阅比对原种产地采集的
标本 ,支持异枝竹属 Metasasa并入酸竹属
Acidosasa。但 ISSR聚类分析中没有予以支持。
在 ISSR聚类树中 ,异枝竹 M. carinata与赤竹
属的赤竹 S. longiligulata聚在一起 ,从外部形
态上分析 ,两者雄蕊数目同为 6枚 ,在竿型上也
相近 ,由于 ISSR和 RAPD扩增不同的基因位
点 ,因此聚类结果显示差异。
外部形态上 ,铁竹属 Ferrocalamus地下茎
为单轴散生 ,而且果皮肉质等特征明显区别于
本族其他各属 [1 ]。在 RAPD聚类分析中显示铁
竹属 Ferrocalamus与箬竹属 Indocalamus成员
关系相近 ;在 ISSR聚类分析中则显示铁竹属
Ferrocalamus与赤竹属 Sasa关系密切 ,但两种
聚类分析都支持铁竹属 Ferrocalamus单独
成属。
华箬竹亚属 Sasamorpha其模式标本华箬
竹 S. sinica具有 6枚雄蕊 ,与赤竹属 Sasa相同 ,
不同于箬竹属 Indocalamus的 3枚雄蕊 ,而营养
体形态特征与箬竹属各竹种相近。 《中国植物
志》 [1 ]将华箬竹亚属 Sasamorpha作为赤竹属
Sasa之亚属处理。 ISSR和 RAPD两种聚类分
析都支持华箬竹亚属 Sasamorpha单独成属。鄂
西箬竹 I . wilsoni曾先后被置于青篱竹属
23 第 4期 李 林等  赤竹亚族 Sasinae Keng f分子系统学研究    
图 3 赤竹亚族 Sasinae RAPD聚类图
Fig. 3  Cluster map of Sasinae RAPD
Arundinaria、 赤 竹 属 Sasa 以 及 箬 竹 属
Indocalamus
[ 1]
,两种聚类都显示鄂西箬竹 I.
wilsoni与华箬竹亚属 Sasamorpha关系密切 ,
而与其他各竹种关系较远 ,但是其雄蕊 3枚这
一特征又区别于华箬竹 ,理应置于箬竹属 ;而雌
蕊 3枚 (其中一枚纤细短小 ) [1 ]也不同与箬竹属
其他竹种 ,其系统地位有待进一步探讨。
新版《 FLO RA OF CHIN A》 [ 4]将菲白竹、
无毛翠竹等从赤竹属 Sasa 中置于苦竹属
Pleioblastus ,只保留赤竹属 5个竹种 (除华箬竹
属 Sasamorpha )。两种聚类分析显示:本次研究
中赤竹属 Sasa的 3个竹种赤竹 S. longiligulata
、广西赤竹 S. guangx iensis和红壳赤竹 S.
rubrovaginata无一例外聚合在一起 ,与根据雄
蕊数目这一重要性状而进行区分的传统形态学
分类保持一致。
新版《 FLORA O F CHIN A》 [4 ]中箬竹属
Indocalamus增设赤水箬竹 I. chishuiensis和粤
西箬竹 I. inaequilaterus两个新种 ,将具耳箬竹
I. auriculatus和巫溪箬竹 I . wux iensis归并到
湖南箬竹 I . hunanensis。两种聚类分析显示具
耳箬竹 I. auriculatus和巫溪箬竹 I. wux iensis
关系较远 ,不支持予以归并。同时由于未采集到
湖南箬竹 I . hunanensis的原种 ,只得对模式标
本进行对照 ,发现湖南箬竹 I . hunanensis和具
耳箬竹 I . auriculatus在箨耳的发达程度以及
叶舌有 毛等特征上差别较大 ,因此综合分析
不支持新版《 FLORA O F CHIN A》对以上竹种
的归并处理。
ISSR和 RAPD两种聚类分析都支持密脉
箬竹 I . densinervillus作为锦帐竹 I . pseudo -
sinicus的变种处理 ,其中 RAPD亦支持柔毛箬
24    竹 子 研 究 汇 刊 第 27卷 
图 4 赤竹亚族 Sasinae ISSR聚类图
Fig. 4  Clus ter map of Sasinae IS SR
竹 I .moll is作为广东箬竹 I . guangdongensis之
变种的处理 ,也支持益阳箬竹 I . yiyangensis为
箬叶竹 I. longiauri tus的变种 , ISSR没有予以
支持。 两种聚类分析总体上都根据有无箨耳这
一重要分类依据将箬竹属竹种划分成不同类
群 ,因而具有一定的可靠性。总体而言 , RAPD
聚类分析结果与传统形态分类更加接近 ,因而
更适于竹子属间、系统发育及遗传多样性研究。
丁雨龙 [8 ]、方伟 [9 ]、杨光耀 [3 ]、 Nayak[ 10]、 Das[ 11]
和 Ramanayake[12 ]也证实 RAPD聚类分析与形
态学分类相吻合 ,对竹子分类研究具有一定的
可靠性。因此 ,与 ISSR相比 , RAPD分子标记在
揭示竹类属间种间差异、系统发育和遗传多样
性的研究中效果更加理想。
3 存在的问题
由于扩增位点差异等因素的影响 ,分子标
记分析结果不可能与传统经典形态分类完全吻
合。在本研究中 , ISSR和 RAPD两种分子标记
结果也不尽相同。如硬毛箬竹 I . hispidus (无箨
耳 )和具耳箬竹 I . auriculatus (具有箨耳 )这两
个形态差异很大的竹种在两种聚类分析中都被
聚合在一起 ;泡箬 I . lacunosus在两种聚类分析
中位置变化不定 ,而且聚类结果和形态分类差
异很大。除了扩增位点差异 ,引物的筛选以及条
带的读取仍然存在需要细化的问题。除此以外 ,
(下转第 29页 )
25 第 4期 李 林等  赤竹亚族 Sasinae Keng f分子系统学研究    
程序简化。不仅可以显示细胞清晰的结构 ,也可
以使细胞中淀粉粒、木质化程度不同的组织呈
现出鲜艳明显的颜色差别 ,这为以后的竹子以
及其他生物材料研究提供了一个很好的方法。
参 考 文 献
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[ 6 ]胡适宜主编 .被子植物胚胎学 [M ]. 北京: 高等教育出版
社 , 1982
(上接第 25页 )
需要利用更加有效的方法如 SSR、 SCAR等分
子标记手段予以研究。
参 考 文 献
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学出版社 , 1996
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