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Phylogenetic relationships of seabuckthorn based on ITS sequences.

基于ITS 序列探讨沙棘属植物的系统发育关系


对分布于青海境内的中国沙棘、肋果沙棘和西藏沙棘的ITS区进行扩增和序列分析,并以胡颓子科胡颓子属沙枣为外类群,对胡颓子科沙棘属15种植物的ITS序列进行聚类分析, 探讨沙棘属各植物的亲缘关系.结果表明: 3种沙棘属植物的ITS区长度为600~605 bp,其中,ITS-1区为201~203 bp,5.8S为166~167 bp,ITS-2区为232~236 bp.核苷酸分析显示,3种沙棘属植物的ITS区存在丰富的变异位点.聚类分析表明,棱果沙棘种的2个亚种——棱果沙棘和理塘沙棘为2个不同种,江孜沙棘与柳叶沙棘之间的亲缘关系较近,而与中国沙棘亲缘关系较远;沙棘种下9个亚种间的聚类结果与形态学分类差异较大.

 

Sequences of the internal transcribed spacer (ITS) was compared in three seabuckthrons (Hippophae rhamnoides subsp. sinensis, H. tibetana and H. neurocarpa) distributed in Qinghai Province, then the systematic positions of 15 seabuckthron samples were analyzed with Elaeagnaceae angustifolia being outgroup. The results showed that ITS sequences in three seabuckthron species varied in length from 600 to 605 bp. ITS-1, 5.8S and ITS2 varied from 201 to 203 bp, 166 to 167 bp and 232 to 236 bp, respectively. The sequence divergence among three seabuckthorn species was also remarkably high. Cluster analysis based on ITS indicated that H. gonicocarpa subsp. litangensis and H. gonicocarpa subsp. goniocarpa were distinct and could be classified as H. gonicocarpa and H. litangensis. H. gyantsensis had the closest genetic relationship with H. salicifolia and the distant relationship with H. rhamnoides subsp. sinensis. The positions of nine subspecies of H. rhamnoides based on morphological classification were different from the results of ITS.

 


全 文 :基于 ITS 序列探讨沙棘属植物的系统发育关系*
马玉花**摇 冶贵生摇 向前胜摇 高摇 英摇 杨春江摇 魏国良摇 宋维秀
(青海大学农牧学院, 西宁 810016)
摘摇 要摇 对分布于青海境内的中国沙棘、肋果沙棘和西藏沙棘的 ITS 区进行扩增和序列分
析,并以胡颓子科胡颓子属沙枣为外类群,对胡颓子科沙棘属 15 种植物的 ITS 序列进行聚类
分析, 探讨沙棘属各植物的亲缘关系. 结果表明: 3 种沙棘属植物的 ITS 区长度为 600 ~
605 bp,其中,ITS鄄1 区为 201 ~ 203 bp,5. 8S为 166 ~ 167 bp,ITS鄄2 区为 232 ~ 236 bp.核苷酸分
析显示,3 种沙棘属植物的 ITS区存在丰富的变异位点.聚类分析表明,棱果沙棘种的 2 个亚
种———棱果沙棘和理塘沙棘为 2 个不同种,江孜沙棘与柳叶沙棘之间的亲缘关系较近,而与
中国沙棘亲缘关系较远;沙棘种下 9 个亚种间的聚类结果与形态学分类差异较大.
关键词摇 沙棘摇 ITS摇 亲缘关系
文章编号摇 1001-9332(2014)10-2985-06摇 中图分类号摇 S722. 3+1摇 文献标识码摇 A
Phylogenetic relationships of seabuckthorn based on ITS sequences. MA Yu鄄hua, YE Gui鄄
sheng, XIANG Qian鄄sheng, GAO Ying, YANG Chun鄄jiang, WEI Guo鄄liang, SONG Wei鄄xiu
(College of Agriculture and Animal Husbandry, Qinghai University, Xining 810016, China) .
鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25(10): 2985-2990.
Abstract: Sequences of the internal transcribed spacer (ITS) was compared in three seabuckthrons
(Hippophae rhamnoides subsp. sinensis, H. tibetana and H. neurocarpa) distributed in Qinghai
Province, then the systematic positions of 15 seabuckthron samples were analyzed with Elaeagnace鄄
ae angustifolia being outgroup. The results showed that ITS sequences in three seabuckthron species
varied in length from 600 to 605 bp. ITS鄄1, 5. 8S and ITS鄄2 varied from 201 to 203 bp, 166 to
167 bp and 232 to 236 bp, respectively. The sequence divergence among three seabuckthorn spe鄄
cies was also remarkably high. Cluster analysis based on ITS indicated that H. gonicocarpa subsp.
litangensis and H. gonicocarpa subsp. goniocarpa were distinct and could be classified as H. gonic鄄
ocarpa and H. litangensis. H. gyantsensis had the closest genetic relationship with H. salicifolia
and the distant relationship with H. rhamnoides subsp. sinensis. The positions of nine subspecies of
H. rhamnoides based on morphological classification were different from the results of ITS.
Key words: seabuckthorn; ITS; phylogenetic relationship.
*中国科学院“西部之光冶人才培养计划项目资助.
**通讯作者. E鄄mail: sophere8@ 163. com
2013鄄12鄄29 收稿,2014鄄06鄄26 接受.
摇 摇 由于植物基因组的结构和功能不同,其进化速率
有所差异,其中,线粒体基因组的进化速度最慢,不到
叶绿体基因组的 1 / 3,而核基因的进化速度最快,约
为叶绿体基因组的 2 倍[1] .此外,因功能上的限制同
一基因组内的非编码区(内含子或基因间隔区)的进
化速率较编码区快[2-3],从而为不同层次的植物系统
分类以及系统发育研究提供了多种有效选择.
植物细胞中 80S核糖体由 60S大亚基和 40S小
亚基组成,大小亚基由几种 rRNA 和几十种蛋白质
组成,其中编码小亚基 rRNA 的 18S 与 5. 8S 间的
ITS1 和 5. 8S 与 26S 间的 ITS2,因为在进化过程中
受到的选择压力小且进化速率较快,而被广泛用于
属间、种间、不同居群间的关系等较低的分类阶元上
的亲缘关系和系统进化研究[4-7],为植物系统分类
及定位提供了可靠的依据.
沙棘(Hippophae rhamnoides)是胡颓子科(Elae鄄
agnaceae)沙棘属(Hippophae)植物的统称.作为新兴
的浆果类果树,沙棘极大的生态、经济和社会价值使
其成为促进农村经济发展及改善生态环境的先锋树
种,沙棘产业正在成为干旱区产业发展的新亮点.沙
棘属植物风媒传粉,雌雄异株和兼性营养繁殖,加之
分布区广泛,分布区内气候、土壤和海拔等生态因子
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 10 月摇 第 25 卷摇 第 10 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Oct. 2014, 25(10): 2985-2990
的差异以及种群的进化、沙棘属内植物种间性状交
错复杂,形成了属内植物丰富的变异类型.全世界沙
棘属植物有 7 种 11 亚种[8],目前,对沙棘属植物的
系统分类和遗传变异进行了大量研究,已有报道通
过细胞和形态学分析对沙棘属植物进行了系统分类
研究[9-12];有利用 AFLP、RAPD、ISSR 等方法对不同
居群的中国沙棘和云南沙棘的遗传多样性进行了分
析,为沙棘属植物的系统分类及遗传进化研究提供
了科学证据[13-16] . 但是,沙棘属植物分子水平的遗
传多样性和系统进化研究大多集中在中国沙棘上,
而对中国沙棘与其他沙棘种的研究较少.因此,本文
通过对青海 3 种沙棘的 ITS 序列分析,并与 Gene鄄
bank中已发表的其他沙棘属植物的 ITS 序列进行
比对,为基于序列分析进行沙棘属植物的系统分类
提供科学依据.
1摇 材料和方法
1郾 1摇 植物材料
选择广泛分布于青海省的 3 种沙棘属植物的野
生植株为供试材料,其中,中国沙棘(H. rhamnoides
subsp. sinensis)采自青海省大通县,西藏沙棘(H. ti鄄
betana)和肋果沙棘(H. neurocarpa)采自青海省祁
连县.采集单株植物幼嫩叶片,立即放入冰盒中,带
回实验室后置于-70 益冰箱中保存待用.
1郾 2摇 试验方法
1郾 2郾 1 沙棘基因组 DNA 的提取 摇 DNA 提取采用
CTAB法[17] .提取的 DNA 用 1%的琼脂糖凝胶电泳
进行鉴定.
1郾 2郾 2 ITS区扩增摇 Taq DNA 聚合酶及 PCR 试剂均
为大连宝生物工程有限公司产品.反应体系 50 滋L,
包括基因组 DNA 1 滋L,10 倍的 PCR 缓冲液 5 滋L,
dNTP 4 滋L,MgCl2 3 滋L,上下游引物各 1 滋L, Taq
DNA聚合酶 0. 5 滋L,RNase鄄Free ddH2O 34. 5 滋L.引
物序列为 ITS鄄F:5忆鄄TCCGTAGGTGAACCTGCGG鄄3忆,
ITS鄄R:5忆鄄TCCTCCGCTTATTGATATGC鄄3忆[18] . PCR 扩
增的程序为:94 益 预变性 5 min 后, 94 益 变性
1 min,55 益退火 1 min,72 益 延伸 1 min,共 35 个循
环,最后 72 益延伸 10 min. 扩增产物用 1%的琼脂
糖凝胶电泳进行鉴定.
1郾 2郾 3 序列测定与分析摇 获得的扩增产物送宝生物
工程(大连)有限公司进行序列测定,根据水稻
(GenBank登录号 AF169230. 1)的 ITS区确定 ITS1、
ITS2 和 5. 8S的边界,用 DNASTAR软件进行序列分
析.除中国沙棘(1 号)、肋果沙棘(2 号)、西藏沙棘
(3 号)外,其余沙棘属植物以及作为外类群的胡颓
子属沙枣的 ITS序列均通过 Genebank 获得,其登录
号分别为:江孜沙棘(H. gyantsensis):JF976623. 1(4
号),柳叶沙棘(H. salicifolia):JF976644. 1(5 号),
理塘 沙 棘 ( H. gonicocarpa subsp. litangensis ):
AF440251. 1(6 号),棱果沙棘(H. gonicocarpa sub鄄
sp. goniocarpa):AF440255. 1(7 号),云南沙棘(H.
rhamnoides subsp. yunnanensis):JQ289233. 1(8 号),
卧龙沙棘 ( H. rhamnoides subsp. wolongensis ):
JQ289234. 1(9 号),中亚沙棘(H. rhamnoides subsp.
turkestanica):JQ289283. 1(10 号),蒙古沙棘(H. rh鄄
amnoides subsp. mongolica):AF440244. 1 (11 号),
高加索沙棘 (H. rhamnoides subsp. caucasia): JQ
663580. 1(12 号),海滨沙棘(H. rhamnoides subsp.
rhamnoides):JN 613500. 1(13 号),溪生沙棘(H. rh鄄
amnoides subsp. fluviatilis):AF440248. 1(14 号),喀
尔巴千山沙棘 (H. rhamnoides subsp. carpatica):
AF440245. 1 ( 15 号 ), 沙 枣 ( E. angustifolia ):
EF423353. 1(16 号).
1郾 3摇 数据处理
通过 DNAStar软件对序列进行系统发育分析,
并以 Clustal方法构建系统发生树.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 ITS序列分析
经序列测定获得中国沙棘、西藏沙棘和肋果沙
棘的 ITS鄄1、5. 8S、ITS鄄2 的全序列以及 18S rRNA 基
因的 3忆端和 25S rRNA 基因的 5忆端部分序列,获得
的序列长度分别为 738、745 和 738 bp,其中,ITS 区
的序列长度为 600 ~ 605 bp,长度变异不大(相差 5
bp),ITS鄄1 区长度为 201 ~ 203 bp,5. 8S 长度为
166 ~ 167 bp,ITS鄄2 区长度为 232 ~ 236 bp(图 1).
图 1摇 3种沙棘的基因组(A)和 ITS区扩增产物(B)的电泳图
Fig. 1 摇 DNA (A) and amplified results (B) of ITS of three
seabuckthrons.
M: DNA分子量标准(DL2000) DNA marker (DL2000); 1) 中国沙
棘 H. rhamnoides subsp. sinensis; 2) 肋果沙棘 H. neurocarpa; 3) 西
藏沙棘 H. tibetana.
6892 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
摇 摇 核苷酸分析显示,3 种沙棘属植物的 ITS 序列
G+C含量存在较大差异(表 1),其中,ITS1 区的 G+C
含量为 45. 3% ~ 52. 2% ,ITS2 区的 G+C 含量为
53郾 9% ~58. 9% ,5. 8S 区的 G+C 含量变异相对较
小,为 55. 7% ~57. 2% .
摇 摇 将 3 种沙棘属植物 ITS区进行序列比对,发现 3
个样品间的 ITS区间序列存在丰富的变异位点(图
2). ITS1 区有 41 个变异位点;5. 8S 区相对保守,仅
有 3 个变异位点;ITS2 区有 25 个变异位点.碱基的
突变类型主要有缺失、插入以及碱基替代 (既有
T鄄C、A鄄G 的转换,也有 A鄄T、A鄄C、G鄄T 和 G鄄C 的颠
换). 3 个样品中碱基的缺失位点仅为 1 个,即在西
藏沙棘 234 位缺失一个 A碱基,插入位点有 9 个,碱
基突变位点有 59 个.
2郾 2摇 系统发育分析
以胡颓子科胡颓子属植物沙枣为外类群,得到
3 个样品以及 Genebank 中登录的其他沙棘属植物
的 ITS序列间的同源性和差异性(表2) ,结果显示
表 1摇 3 种沙棘属植物的 ITS区序列长度和 G+C含量
Table 1摇 Length and G+C concent of ITS of three seabuckthrons
种名
Species
ITS1
长度
Length
(bp)
G+C含量
G+C content
(% )
5. 8S
长度
Length
(bp)
G+C含量
G+C content
(% )
ITS2
长度
Length
(bp)
G+C含量
G+C content
(% )
ITS*
长度
Length
(bp)
G+C含量
G+C content
(% )
中国沙棘
H. rhamnoides subsp. sinensis
201 45. 3 167 55. 7 232 54. 7 600 51. 8
肋果沙棘
H. neurocarpa
201 45. 8 167 55. 7 232 53. 9 600 51. 7
西藏沙棘
H. tibetana
203 52. 2 166 57. 2 236 58. 9 605 56. 4
*包括 5. 8S Including 5. 8S.
图 2摇 3 种沙棘属植物 ITS序列
Fig. 2摇 ITS sequences of three seabuckthrons.
789210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 马玉花等: 基于 ITS 序列探讨沙棘属植物的系统发育关系摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 2摇 沙棘属植物 ITS序列间的同源性和差异性
Table 2摇 Identity and divergence of ITS sequence among seabuckthrons (%)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
1 94. 5 92. 8 92. 0 92. 5 89. 3 92. 2 97. 8 97. 7 96. 0 99. 8 96. 0 96. 8 98. 7 94. 7 82. 5
2 8. 5 90. 8 95. 0 94. 7 91. 2 92. 0 93. 5 93. 3 93. 0 94. 2 92. 0 92. 7 93. 3 91. 2 82. 2
3 6. 9 12. 0 87. 4 88. 3 83. 8 86. 0 90. 9 90. 7 89. 4 91. 7 89. 9 90. 6 90. 7 88. 9 72. 1
4 5. 2 6. 1 8. 8 97. 9 89. 7 90. 2 93. 8 94. 0 92. 7 93. 1 91. 7 91. 7 92. 7 91. 5 82. 8
5 4. 4 6. 1 7. 7 2. 0 89. 1 89. 4 93. 9 93. 9 92. 1 92. 8 91. 5 91. 5 92. 5 90. 6 82. 6
6 3. 3 1. 3 7. 7 2. 5 2. 0 94. 2 89. 9 89. 6 88. 2 88. 2 87. 5 88. 0 88. 3 86. 2 77. 2
7 0. 4 0. 5 5. 5 1. 3 1. 0 1. 0 91. 1 90. 9 89. 7 91. 4 89. 4 89. 3 90. 9 87. 6 78. 2
8 1. 0 8. 4 6. 8 5. 6 4. 6 2. 5 0. 5 99. 4 97. 0 97. 9 96. 7 96. 6 97. 3 95. 5 82. 9
9 1. 2 8. 6 7. 0 5. 4 4. 6 2. 8 0. 7 0. 3 96. 7 97. 6 96. 4 96. 3 97. 0 95. 2 83. 0
10 3. 1 9. 1 8. 7 6. 9 6. 7 4. 7 2. 3 2. 9 3. 2 96. 3 96. 9 97. 0 96. 4 96. 3 81. 5
11 0. 2 8. 6 6. 9 6. 5 5. 9 4. 9 0. 5 1. 8 2. 1 3. 8 96. 3 95. 8 99. 0 94. 4 82. 9
12 3. 1 10. 1 8. 3 8. 2 7. 5 5. 5 2. 7 3. 2 3. 5 3. 2 3. 8 99. 7 96. 9 96. 7 81. 2
13 3. 2 10. 2 8. 3 8. 2 7. 5 5. 0 2. 8 3. 2 3. 5 3. 0 4. 4 0. 3 96. 7 96. 2 81. 2
14 1. 0 9. 4 7. 8 6. 9 6. 2 4. 6 1. 0 2. 4 2. 7 3. 7 1. 0 3. 2 3. 3 95. 0 82. 7
15 4. 9 11. 6 9. 7 8. 2 8. 2 6. 4 4. 0 4. 0 4. 3 3. 5 5. 2 3. 1 3. 3 4. 8 80. 5
16 19. 0 21. 4 21. 1 19. 9 20. 0 18. 7 16. 5 20. 2 20. 0 22. 4 20. 5 22. 8 22. 8 20. 9 23. 3
表中上三角为 ITS 序列同源性,下三角为序列差异性 Upper triangle denoted homologies of ITS and lower triangle denoted divergence of ITS se鄄
quences. 1) 中国沙棘 H. rhamnoides subsp. sinensis; 2) 肋果沙棘 H. neurocarpa; 3) 西藏沙棘 H. tibetana; 4) 江孜沙棘 H. gyantsensis; 5) 柳叶
沙棘 H. salicifolia; 6) 理塘沙棘 H. gonicocarpa subsp. litangensis; 7) 棱果沙棘 H. gonicocarpa subsp. goniocarpa; 8) 云南沙棘 H. rhamnoides
subsp. Yunnanensis; 9) 卧龙沙棘 H. rhamnoides subsp. wolongensis; 10) 中亚沙棘 H. rhamnoides subsp. turkestanica; 11) 蒙古沙棘 H. rham鄄
noides subsp. mongolica; 12) 高加索沙棘 H. rhamnoides subsp. caucasia; 13) 海滨沙棘 H. rhamnoides subsp. rhamnoides; 14) 溪生沙棘 H. rham鄄
noides subsp. fluviatilis; 15) 喀尔巴千山沙棘 H. rhamnoides subsp. carpatica; 16) 沙枣 E. angustifolia.
不同沙棘属植物 ITS 区序列的同源性在 83郾 8%以
上,差异性在 0. 2% ~12% ,沙棘属植物与作为外类
群的胡颓子属植物沙枣的同源性在 72. 1% ~
83郾 0% ,差异性在 16. 5% ~23. 3% .
摇 摇 基于 ITS区序列(ITS1+5. 8S+ITS2),构建了 15
种沙棘属植物以及 1 种外类群植物沙枣的系统发生
树(图 3). 15 种沙棘属植物聚为 3 类:无皮组的沙
棘种下各亚种———高加索沙棘、海滨沙棘、喀尔巴千
山沙棘、中亚沙棘、云南沙棘、卧龙沙棘、蒙古沙棘、
溪生沙棘以及中国沙棘聚为一大类;肋果沙棘、理塘
沙棘、江孜沙棘、柳叶沙棘和棱果沙棘聚为一大类;
有皮组的西藏沙棘独自聚为一类.
图 3摇 基于 ITS序列构建的沙棘属植物的系统发生树
Fig. 3 摇 Phylogenetic tree of seabuckthrons based on ITS se鄄
quence analysis.
3摇 讨摇 摇 论
国内外学者通过形态学研究,依据果皮与种皮
的分离程度及难易将沙棘属植物分为有皮组和无皮
组,其中,有皮组包括棱果沙棘(H. gonicocarpa)(包
括棱果沙棘和理塘沙棘 2 个亚种)、江孜沙棘、西藏
沙棘和肋果沙棘,无皮组包括鼠李沙棘(沙棘) (H.
rhamnoides)和柳叶沙棘,其中,鼠李沙棘(沙棘)种
包括中国沙棘、云南沙棘、卧龙沙棘、中亚沙棘、蒙古
沙棘、高加索沙棘、喀尔巴千山沙棘、海滨沙棘、溪生
沙棘 9 个亚种[9,19] . 本文基于 ITS 序列的分类结果
与上述形态学分类结果不一致.
3郾 1摇 棱果沙棘和理塘沙棘的归属
关于有皮组中棱果沙棘和理塘沙棘的归属,廉
永善和陈学林[9]最初将它们归为棱果沙棘种下 2 个
亚种,而 Bartish 等[8]和陈学林等[19]基于形态学和
叶绿体 DNA 的分析将棱果沙棘种下的 2 个亚种提
升为独立的 2 个种. 另有研究表明,棱果沙棘的形
态、解剖及细胞遗传学性状具有中国沙棘和肋果沙
棘的中间性质[20];对中国沙棘和肋果沙棘的 trnS鄄G
序列的分析表明,棱果沙棘是中国沙棘和肋果沙棘
的自然杂交后代[21] . 上述研究表明,棱果沙棘与理
塘沙棘应归为 2 个不同的种.本研究中,理塘沙棘与
8892 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
肋果沙棘首先聚类,后与聚为一类的江孜沙棘和柳
叶沙棘聚类,棱果沙棘独立于上述 4 种沙棘而自成
一类,因而支持 Bartish 等[8]和陈学林等[19]将二者
归为不同种的观点,其名称应改为 H. gonicocarpa
和 H. litangensis.
3郾 2摇 西藏沙棘的归属
关于形态学分类中归于有皮组的西藏沙棘的系
统归类与本研究结果存在差异.本研究中,基于 ITS
序列建立的系统树中西藏沙棘没有与同属有皮组的
江孜沙棘、肋果沙棘、理塘沙棘聚为一类,而是独自
聚为一类,且位于聚类树的基部,这与 Bartish 等[8]
研究认为西藏沙棘是整个沙棘属最基部的类群,是
分化最早的一个种的结论一致.
3郾 3摇 江孜沙棘的归属
目前,关于江孜沙棘的分类等级及定位存在争
议.江孜沙棘的果皮与种皮不易分离,且根据花芽以
及果实纵棱几成翅状的特征,被确立为有皮组的一
个独立种[9];而另有研究认为,江孜沙棘叶表皮毛
的质地和形态相似于柳叶沙棘,但较柳叶沙棘粗,因
此把它归为中国沙棘的一个亚种[22-23] . 吕荣森[24]
则认为,江孜沙棘在形态特征、生物学特性、地理分
布及化学成分等方面显然与中国沙棘不同,对其定
位应该重新研究. 张志翔等[25]通过沙棘叶表皮毛、
角质层和气孔特征及气孔大小的研究发现,江孜沙
棘与沙棘种下亚种的特征相近,但其星状毛毛臂上
具有与柳叶沙棘相似的螺旋状长条状纹饰,而这种
纹饰仅在这两种分类单位中发现,因而认为江孜沙
棘与柳叶沙棘之间的亲缘关系较近.本研究中,江孜
沙棘和柳叶沙棘聚为一类,而与中国沙棘分列于不
同的系统分类组中,支持张志翔等[25]关于江孜沙棘
的系统定位结论.
3郾 4摇 沙棘种下亚种的亲缘关系
廉永善等[9]的分类系统中,沙棘种下的 9 个亚
种可归为 3 组,第 1 组由中国沙棘、云南沙棘和卧龙
沙棘组成,第 2 组包括蒙古沙棘、高加索沙棘和中亚
沙棘,第 3 组包括喀尔巴千山沙棘、海滨沙棘和溪生
沙棘.而本研究基于 ITS序列建立的系统聚类树中,
沙棘种下 9 个亚种分为 2 组:第 1 组中高加索沙棘
和海滨沙棘首先聚类,然后与喀尔巴千山沙棘和中
亚沙棘聚类,最后与聚为一类的云南沙棘和卧龙沙
棘聚类;第 2 组中蒙古沙棘和溪生沙棘首先聚类后
与中国沙棘聚类.
目前,对沙棘种下亚种的遗传变异的研究已有
大量报道.中国沙棘的分布范围广,其表型性状的变
异幅度很大. 张辉等[26]利用 RAPD 研究发现,祁连
山中段中国沙棘边缘居群遗传多样性水平及居群间
的遗传分化都有增加的趋势. 孙坤等[27]应用 RAPD
研究发现,子午岭中国沙棘亚居群存在比较丰富的
遗传多样性. Zhao 等[28]发现,卧龙自然保护区不同
海拔梯度下中国沙棘的种群内遗传多样性随海拔升
高呈低鄄高鄄低的变异趋势.杨明博等[15]应用 ISSR研
究发现,甘肃省东部地区 8 个中国沙棘居群的地理
距离和遗传距离显著相关. Chen 等[16]研究发现,云
南沙棘的地理距离与遗传距离呈显著相关. Jia
等[29]对沙棘种下 9 个亚种中 63 个居群的 635 个样
本的 cpDNA片段以及 ITS序列进行分析,建立系统
进化树显示,中国沙棘、云南沙棘、中亚沙棘和蒙古
沙棘存在种下以及种群间系统发育不协调的现象,
说明杂交和基因渗入不仅发生在沙棘以及与之密切
相关的物种之间,也发生在沙棘的一些亚种之间.
本研究基于 ITS 序列,发现沙棘种下 9 个亚种
在系统发生树上首先聚为一类,这与形态学分类系
统中这 9 个亚种均为沙棘种下亚种的结果一致;但
关于 9 个亚种之间的亲缘关系,本研究结果与形态
学分类的结果不一致.可见,虽然沙棘种下各亚种甚
至同一亚种在地球上的分布具有分布范围广、相隔
空间距离远的特点,但由于沙棘属植物雌雄异株、异
花授粉,间断分布于各地的沙棘自然居群.由于自然
分布区的交错或者是昆虫及鸟类传播花粉及小型兽
类传播种子所起到的媒介作用,亚种间及居群间存
在广泛的基因交流和渐渗现象,这导致各亚种之间
在具有独特性状的基础上又兼具过渡性状,从而使
基于 ITS序列分析而建立的沙棘种下各亚种间的聚
类关系与基于形态研究建立的种下亚种间的聚类关
系不一致.因而对于沙棘种下 9 个亚种之间的确切
关系以及其系统分类定位有必要进行深入、细致的
调查研究,将形态学特征与基因水平的研究相结合,
才能准确对其定位.
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作者简介摇 马玉花,女,1978 年生,博士,副教授. 主要从事
干旱区植被恢复理论与技术、青藏高原特色植物资源开发利
用研究. E鄄mail: sophere8@ 163. com
责任编辑摇 孙摇 菊
0992 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷