全 文 ：分子植物育种，2015年，第 13卷，第 9期，第 2029-2037页
Molecular Plant Breeding, 2015, Vol.13, No.9, 2029-2037
研究报告
Research Report
基于 trnH-psbA条形码技术的百合(Lilium)系统关系分析
崔金腾 1,2,3 杨雪珍 1 张克中 1,2,3* 贾月慧 4
1北京农学院园林学院,北京, 102206; 2城乡生态环境北京实验室,北京, 102206; 3北京市乡村景观规划设计工程技术研究中心,北京, 102206;
4北京农学院植物科技学院,北京, 102206
*通讯作者, zkzzxd@vip.sina.com
摘 要 本研究采用基于 trnH-psbA序列的 DNA条形码技术分析了部分百合属植物的系统关系。结果发
现：百合属不同植物的 trnH-psbA序列长度有一定的差异性，比对后的 trnH-psbA序列总长度为 460 bp，保守
位点数为 415个，变异位点为 45个。其中的 63份种质被划分为五大类。川百合(亚洲百合的野生亲本之一)、
亚洲百合、亚洲百合与野生亲本的杂交后代聚到同一个亚类(Ⅰa亚类)。美艳百合(东方百合的野生亲本之
一）、东方百合、以东方百合为母本的组系内杂交后代聚到同一个亚类(Ⅰb亚类)。大部分野生百合聚集到第
二类(Ⅱ类)、第四类(Ⅳ类)和第五类(Ⅴ类)中，表现出种内聚集和地理聚集的特点，部分野生百合反映出
trnH-psbA条形码的系统关系与传统形态分类不相符合。另有 4个亚洲百合、1个亚洲百合与其野生亲本的
杂交后代聚为一类(Ⅲ类)，它们未能与Ⅰa亚类聚在一起，推测Ⅰa亚类、Ⅲ类中的亚洲百合各自起源于广义
卷瓣组的不同野生百合。
关键词 百合,系统关系, trnH-psbA条形码
Lily (Lilium ) Phylogenetic Relationship Analysis Based on trnH-psbA
Barcode Technology
Cui Jinteng 1,2,3 Yang Xuezhen 1 Zhang Kezhong 1,2,3* Jia Yuehui 4
1 College of Landscape, Beijing University of Agriculture, Beijing, 102206; 2 Beijing Laboratory of Urban and Rural Ecological Environment, Bei-
jing, 102206; 3 Beijing Engineering Research Center of Rural Landscape Planning and Design, Beijing, 102206; 4 College of Forestry and Horti-
culture, Beijing University of Agriculture, Beijing, 102206
* Corresponding author, zkzzxd@vip.sina.com
DOI: 10.13271/j.mpb.013.002029
Abstract Phylogenetic relationship of lilium plants was studied by means of trnH-psbA DNA barcode technique.
The result demonstrated that trnH-psbA sequence length varied in different lilium plants. The entire length of
trnH-psbA sequence was 460 bp after multiple alignments. The number of conserved sites was 415 and that of
variable sites was 45. A total of 63 tested materials were clustered into five groups. Lilium davidii, 7 Asiatic
cultivars, one cross progeny between Asiatic cultivar and wild parental species, were clustered into one subgroup
(theⅠa subgroups). Lilium speciosum var. gloriosoides, 10 Oriental cultivars and 2 intra-section Archelirion cross
progenes were gathered into one subgroup (the Ⅰb subgroup ). Majority of the tested wild species were clustered
into the Ⅱ group which showed the characteristics of intra-species and geography. To some extent, the phyloge-
netic relationship of wild lilies in Ⅱ group via trnH-psbA barcode was inconsistent with the result obtained from
traditional morphological classification method. The other 4 Asiatic cultivars and one cross progeny between one
收稿日期：2015-04-22 接受日期：2015-05-27 网络出版日期：2015-08-24
URL: http://www.biopublisher.cn/index.php/mpbopa/article/view/3404
基金项目：本研究由北京市教育委员会 2015年科技计划面上项目(KM201510020011)、北京市属高等学校创新团队建设项目
(IDHT20150503)、北京市科技提升计划(PXM2013-014207-000079; PXM2014-014207-000081)和城乡生态环境北京实验室项目
(PXM2015-014207-000014)共同资助
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
图 1部分百合基于 trnH-psbA基因序列琼脂糖凝胶电泳图
注: M: DNA ladder marker 1500
Figure 1 Gelelectrophoresis of lily based on trnH-psbA gene se-
quence
Note: M: DNA ladder marker 1500
Asiatic cultivar and wild parental species were clustered into the Ⅲ group. Therefore, the Asiatic cultivars in Ⅰb
subgroup and those in theⅢ group were originated from different lilies in the section Sinomartagon.
Keywords Lilium brownie, Phylogenetic relationship, trnH-psbA barcode
百合(Lilium)种质资源异常丰富，已登录的栽培
品种约 8 000个(顾欣, 2013)。分析其系统关系有助
于揭示种间、种内及品种间系统关系，发现新种或隐
含种，有利于为杂交育种的亲本选配提供依据。形态
学标记(李佐, 2010)和细胞学标记(彭元凤, 2012)曾
被用作用物种系统关系的挖掘。但是，由于形态特征
是通过遗传作用与外部环境共同作用的结果，表型
多样性并不能真实反映遗传本质的多样性；分子遗
传学标记数量有限，真正应用于百合系统关系研究
的分子遗传学标记较少。近年来，人们采用 RAPD
(李雯雯, 2013)、SRAP (甄志军, 2010)、SSR (于海萍,
2013)、ISSR (吴晓清, 2010)等分子标记技术研究百合
系统关系。RAPD所使用引物较短，扩增重复性差；
SRAP由于其分子标记未能利用扩增序列，所以这种
分子标记在染色体上无规律可循，是随机分布的，而
且花费较高；筛选鉴定的工作量大，而且效率较低；
ISSR使用引物较长，扩增比 RAPD稳定性好。上述
三种分子标记在分析种内亲缘关系均能获得较好的
结果，但用于分析种间系统关系有一定的局限性。
DNA条形码技术(DNA barcoding)是指用 DNA
序列信息鉴别物种或其变异类型的一种分子生物学
技术。它主要是利用一组来自不同生物个体的短同
源 DNA序列，进行多重序列比对和聚类分析，将某
个体精确定位到某个分类群中。植物叶绿体基因组
的 rpoB (核糖核酸聚合酶 B亚基)、rpoC1 (核糖核酸
聚合酶 C1亚基)、matK (成熟酶 K蛋白)、rbcL (1,5-二
磷酸核酮糖羧化酶)等编码区片段和 trnH-psbA (质体
trnH-psbA间隔区)等非编码区片段，核基因组的 ITS
(核糖体内转录间隔区) (闫化学和于杰, 2010)片段等
是植物上常用的条形码。trnH-psbA序列是叶绿体间
隔区(非编码区)中的一个片段，其两侧含有约 75 bp
的保守序列，可以利用这两段保守序列设计通用引
物。但是此序列出现插入、缺失的频率较高，而且，在
不同物种之间扩增出来的序列长度差异较大；该序
列对近缘种有较好的识别能力(Lahaye et al., 2008)。目
前，还未见应用基于 trnH-psbA序列的 DNA条形码
技术分析百合系统关系的报道。
本研究使用 trnH-psbA条形码技术对百合属 67
份种质进行系统关系研究，判断其分析百合种间与
种内系统分类研究的适合度，旨在为百合杂交育种
组合提供理论参考。
1结果与分析
1.1百合基于 trnH-psbA基因序列扩增电泳图
扩增产物通过 1%琼脂糖凝胶进行电泳检测，结
果显示(图 1)该引物扩增效率达到 100%，可以得到
清晰稳定的条带，扩增片段大小在 400~500 bp之间。
1.2百合基于 trnH-psbA基因测序比对
将 67个样品的 trnH-psbA条形码测序结果采用
DANMAN软件进行同源性比对，结果发现：trnH-psbA
序列的长度在百合属植物中有一定的差异性，对位
排列后的序列总长度为 460 bp，有明显的碱基插
入、置换和缺失现象，保守位点数为 415个，变异位
点为 45个。
1.3 百合基于叶绿体基因 trnH-psbA 片段系统分类
树构建
采用 PHYLIP软件对 67 个百合进行系统树构
建(图 2)，由系统树根部开始观察发现 28 号(Lilium
brownie,野百合;利川柏杨镇种源) 和 62号(‘White
Heaven’×Lilium bakerianum var. delavayi)分别单独
形成分枝并首先被划分为类，然后 30号(Lilium bro-
wnii var. viridulum,白花百合) 也被单独划分为类并
且独立成枝，25号(Lilium davidii,川百合;玉龙雪山)
也单独分出，说明这 4个百合同其他 63个百合的亲
缘关系较远。
在余下的 63个百合中，我们把它们划分为 5类。
最上面的 24份材料划为第一类(Ⅰ类)，它们主
要由栽培品种组成，Ⅰ类又分为 2个亚类。Ⅰa亚类
包含 10份百合材料，其中 33号川百合(大理市喜洲
2030
图 2基于 trnH-psbA序列聚类的百合系统进化树
注: 1:百合; 2:野百合; 3:野百合; 4:卷丹; 5:卷丹; 6:卷丹; 7:卷丹; 8:卷丹; 9:卷丹; 10:大花卷丹; 11:大花卷丹; 12:淡黄花百
合; 13:淡黄花百合; 14:金黄花滇百合; 15:毛百合; 16:毛百合; 17:毛百合; 18:大花百合; 19:宜昌百合; 20:湖北百合; 21:宝兴
百合; 22大理百合; 23:黄绿花滇百合; 24:滇百合(矮变); 25:川百合; 26:轮叶百合; 27:轮叶百合香味变种; 28:野百合; 29:山丹;
30:白花百合; 31:卷丹; 32:卷丹; 33:川百合; 34:川百合; 35:美艳百合; 36: Tresor; 37: Apricot pixels; 38: Yellow pixels; 39: Lan-
dini; 40: Lolly pop; 41: Tinos; 42: Loreto; 43: Matrix; 44: Gironde; 45: White piexls; 46: Sorpressa; 47: Constanta; 48: Canberra; 49:
Corvara; 50: Tiber; 51: Francia; 52: Caruso; 53: Mona lisa; 54: Energetic; 55: Sorbonne: 56: Allstar; 57: Redlatin; 58: Renoir; 59:
New; 60: Detroit; 61: New; 62: White Heaven×黄绿滇百合; 63: Tiber×Sorbonne; 64: Navona×毛百合; 65: Pollyanna×毛百合; 66:
Sorbonne×美艳百合; 67: Avignon
Figure 2 Phylogenetic tree of lilium plants based on cluster of trnH-psbA sequences
Note: 1: Lilium brownii var. viridulum; 2: Lilium brownie；3: Lilium brownie; 4: Lilium tigrinum; 5: Lilium tigrinum; 6: Lilium tigrinum;
7: Lilium tigrinum; 8: Lilium tigrinum; 9: Lilium tigrinum; 10: Lilium leichtlinii var.maximowiezii; 11: Lilium leichtlinii var.maxi－
mowiezii; 12: Lilium sulphureum; 13: Lilium sulphureum; 14: Lilium bakerianum var. aureum; 15: Lilium dauricum; 16: Lilium dau－
ricum; 17: Lilium dauricum; 18: Lilium concolor var. megalanthum; 19: Lilium leucanthum; 20: Lilium henryi; 21: Lilium duchartrei;
22: Lilium taliense; 23: Lilium bakerianum var.delavayi; 24: Lilium bakerianum var.dwarf; 25: Lilium davidii; 26: Lilium distichum; 27:
L. distichum var. odorata; 28: Lilium brownie; 29: Lilium pumilum; 30: Lilium brownii var. ; 31: Lilium tigrinum; 32: Lilium tigrinum;
33: Lilium davidii; 34:Lilium davidii; 35: Lilium speciosum var, gloriosoides; 36: Tresor; 37: Apricot pixels; 38: Yellow pixels; 39:
Landini; 40: Lolly pop; 41: Tinos; 42: Loreto; 43: Matrix; 44: Gironde; 45: White piexls; 46: Sorpressa; 47: Constanta; 48: Canberra;
49: Corvara; 50: Tiber; 51: Francia; 52: Caruso; 53: Mona lisa; 54: Energetic; 55: Sorbonne; 56: Allstar; 57: Redlatin; 58: Renoir; 59:
New ; 60: Detroit; 61: New ; 62: White Heaven ×Lilium bakerianum var. delavayi; 63: Tiber×Sorbonne; 64: Navona×Lilium dauricum;
65: Pollyanna×Lilium dauricum; 66: Sorbonne×Lilium speciosum var. gloriosoides; 67: Avignon
镇种源)、34号川百合(丽江市玉龙雪山种源)是亚洲
百合的原始亲本，65号‘Pollyanna’×Lilium dauricum
为亚洲百合与毛百合(亚洲百合野生亲本之一)的杂
交后代，其余 7份材料均为亚洲百合。67号(‘Avi-
gnon’)、41号(‘Tinos’)、43号(‘Matrix’)、65号(‘poll-
yanna’×Lilium dauricum)、39 号(‘Landini’)形成一个
单元，33号川百合(大理喜洲镇种源)和 34号川百合
(丽江玉龙雪山种)形成另一个单元，这两个单元形成
一个并系关系，同时又与 57 号(‘Red latin’)、60 号
(‘Detroit’)、46号(‘Sorpressa’)形成的单元形成并系
基于 trnH-psbA条形码技术的百合(Lilium)系统关系分析
Lily (Lilium) Phylogenetic Relationship Analysis Based on trnH-psbA Barcode Technology 2031
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
关系，说明它们之间亲缘关系较近。由此可见，Ⅰa亚
类由亚洲百合的原始亲本(如川百合)、亚洲百合、亚
洲百合与其野生亲本的杂交后代组成，它们有较近
的亲缘关系。
Ⅰb亚类包含 14份百合材料，36号为亚洲百合
‘Tresor’、35号美艳百合(浙江永康)各自成为一个单
元。其余 12份材料中，66号(‘Sorbonne’×Lilium sp-
eciosum var. gloriosoides)为东方百合与具叶柄组野生
百合之间的杂交后代、63号(‘Tiber’בSorbonne’)为
东方百合品种之间的杂交后代，剩余 10份材料均为
东方百合。54 号 (‘Energetic’)、66 号 (‘Sorbonne’×
Lilium speciosum)、55号(‘Sorbonne’)、48号(‘Canbe-
rra’)、52号(‘Caruso’)、63号(‘Tiber’בSorbonne’)和
56 号(‘Allstar’)7 份材料形成一个单元后，与 53 号
(‘Mona lisa’)、49号(‘Corvara’)、50号(‘Tiber’)、51号
(‘Francia’)和 47 号(‘Constanta’)5 份材料形成的单
元形成一个并系关系，然后与 36号(‘Tresor’)、35号
美艳百合(Lilium speciosum var. gloriosoides)形成的 2
个独立单元，共同汇聚在Ⅰb亚类上。在Ⅰb亚类中，
除 36号(‘Tresor’)为亚洲百合外，其余 13份种质由
具叶柄组(Section Archelirion)野生百合(东方百合原
始亲本)、东方百合以及以东方百合为母本的组(系)
内杂交后代组成，它们之间的亲缘关系较近。
我们把位于聚类图中间部分的 24份百合材料
分为第二类(Ⅱ类)，它们主要由野生百合组成，也包
含少量的栽培品种。Ⅱ类被分为 3个亚类。第一个亚
类(Ⅱa亚类)中的百合包含 16份百合材料，类型比
较复杂，除 38 号 (‘Yellow pixels’)、37 号 (‘Apricot
pixels’)、45 号 (‘White pixels’)和 42 号 (‘Loreto’) 4
材料为亚洲百合外，其余均为野生百合。Ⅱa亚类被
分为 4个分支，第 1分支(Ⅱa-1分支)包含 18号大
花百合(安图永庆乡种源，广义卷瓣组) 1份材料。第
2分支(Ⅱa-2分支)包含 31 号卷丹(陕西秦岭种源,
卷瓣组)、5号卷丹 (佛坪县龙草坪乡种源,卷瓣组)、6
号卷丹(长白山二道白河镇种源,卷瓣组)、29号山丹
(佛坪县龙草坪乡种源,卷瓣组)、2号野百合(巴东县
茶店子镇种源, 喇叭花组)、9号卷丹(太白县桃川镇
白杨塬乡,卷瓣组)、13号淡黄花百合(云南洱源县三
营镇,喇叭花组)、38号‘Yellow pixels’(亚洲百合)和
4号卷丹(神龙架区木鱼镇石槽河乡,卷瓣组)等 9份
百合材料，其中有 5份材料为产于不同地区的卷丹。
第 3分支(Ⅱa-3分支)包含 7号卷丹(安图县永庆乡,
卷瓣组)和 37号‘Apricot pixels’(亚洲百合)。第 4分
支(Ⅱa-4 分支)包含 4 份材料，分别为 45 号‘White
pixels’、21号宝兴百合(鹤庆县牛头山种源,卷瓣组)、
42号‘Loreto’、19号宜昌百合(巴东县荼店子镇种源,
喇叭花组)。第二个亚类(Ⅱb亚类)包含 3份百合材
料，分别为 26号轮叶百合(安图县永庆乡种源,轮叶
组)、15号毛百合(安图县腰团林场种源,毛百合组)和
11号大花卷丹(通化市佐安乡种源,卷瓣组)，3份种
质均为东北吉林种源。第三个亚类(Ⅱc亚类)包含 5
份百合材料，有 10号大花卷丹(吉林,卷瓣组)、17号
毛百合(长白山二道白河镇种源,毛百合组)、16号毛
百合(长白山头道站种源,卷瓣组)、40号‘Lolly pop’
(亚洲百合)、27号轮叶百合香味变种(安图县腰团林
场种源, 轮叶组)。除 40 号‘Lolly pop’为亚洲百合
外，其余 4份材料均为原产东北吉林的野生百合种
源。Ⅱb亚类、Ⅱc亚类在系统树上排得较近，暗示
其较近的亲缘关系。这两个亚类的大部材料均为东
北吉林种源。
聚类图中位于第二类(Ⅱ类)下面的 5份百合材
料划分为第三类(Ⅲ类)，分别为 44号‘Gironde’、59
号‘Val di sole’和 61号‘Madras’，以及 64号‘Navon-
a’×Lilium dauricum、58号‘Renoir’。上述 5份种质，
其中 4 份为亚洲百合，1 份 64 号(‘Navona’×Lilium
dauricum)为亚洲百合与其原始亲本之一的杂交后代。
聚类图中位于第三类(Ⅲ类)下面的 2份百合材
料划分为第四类(Ⅳ类)，它们分别为 20号湖北百合
(宣恩县万寨乡,卷瓣组)、3号野百合(神龙架林区宋
洛镇,喇叭花组)，两份种质均为湖北种源。
聚类图中最下面 8个野生百合被划分为第五类
(Ⅴ类)。该类又分为 2个亚类。第一个亚类(Ⅴa亚类)
由 12号淡黄花百合(神龙架区红坪镇种源, 喇叭花
组)、1号百合(宣恩县万寨乡种源, 喇叭花组)、32号
卷丹(太白县桃川镇,卷瓣组)和 8号卷丹(凤城县宝
山镇种源,卷瓣组)等 4份材料组成，该亚类既具有喇
叭花组野生百合、又包含卷瓣组野生百合(如 32号和
8号)。第二个亚类(Ⅴb亚类)由 23号黄绿花滇百合
(苍山五台峰种源,广义卷瓣组)、22号大理百合(宾川
县赖山,卷瓣组)、24号滇百合矮化变种(丽江市玉龙
雪山种源,广义卷瓣组)的和 14号金黄花滇百合(海
东县种源大青山,广义卷瓣组)组成，4份材料均采自
滇西北地区。
2讨论
2.1 百合传统分类方法与 trnH-psbA 条形码技术分
类的比较
以传统形态分类法进行百合原种的系统分类
2032
时，中国形态分类法以花型作为第 1分类标准，将之
分为四组：百合组(Section lilium)、钟花组(Section Lo-
phophorum)、卷瓣组 (Section sinomatagon)、轮叶组
(Section martagon)。此种分类法将东方百合的某些原
始野生亲本(例如鹿子百合及其变种美丽百合等)归
到卷瓣组中，无法解释东方百合与亚洲百合(起源于
卷瓣组)杂交较难成功、亲缘关系较远的事实。在国
际上形态分类法常以叶型为第 1分类标准、花型为
第 2分类标准，结合子叶出土方式、鳞茎颜色及形状
等，将百合原种分为 7个组，并将鹿子百合、美丽百
合等划分到具叶柄组，而不是卷瓣组，这能很好地解
释亚洲百合与东方百合亲缘关系较远的事实，可见
中国传统的百合形态分类法有一定的局限性，目前按
照国际分类法将百合分为 7个组的分类较为普遍。
第二类(Ⅱ类)包含了卷瓣组、喇叭花组、毛百合
组、轮叶组等 4个组的野生百合，但是淡黄花百合(洱
源县三营镇种源)与宜昌百合(巴东县茶店子种源)本
同为喇叭花组，但它们并未聚在一起这种现象，可能
由于野生百合来源于不同地区、不同生态环境，存在
着较强的地理隔离和生殖隔离，叶绿体基因可能会
沿着不同途径演化。另外，在第四类(Ⅳ类)中，湖北百
合属于卷瓣组、野百合属于喇叭花组，按传统分类学
分析两组间杂交困难，但已有报道湖北百合能与野
百合、淡黄花百合、紫脊百合、美丽百合等种杂交,获
得了许多著名杂种(胡秉芬, 2003)。可见，湖北百合与
喇叭花亚组的亲缘关系较近，湖北百合和野百合聚
为一类也说明了 trnH-psbA条形码分类可以与传统
分类学相互补充。目前，trnH-psbA条形码分类已成
为一种在分类学上使用的主流技术。全妙华等利用
叶绿体基因 trnH-psbA序列对石蒜属 16种的种间关
系进行了分析，有效地鉴别石蒜属物种及分类(全妙
华等, 2011)。John等采用条形码技术分析 48属 96
种植物的系统关系，发现 trnH-psbA单个条形码的正
确识别率 83%，rbcL-a+trnH-psbA组合条型码的正确
识别率可达 95.0%，采用一种条形码反映其系统关
系可能有一定的局限性，组合条形码可以在一定程
度上克服这种局限(John et al., 2005)。
2.2百合栽培品种和野生百合的分类比较
从百合系统树聚类结果可以看到，百合栽培品
种基本上是亚洲百合聚为一个亚类(Ⅰa亚类)、东方
百合聚为另一个亚类(Ⅰb亚类)。其中亚洲百合杂种
系又名朝天百合,由分布在亚洲地区的百合种类及其
种间杂交产生,亚洲百合杂种系的亲本包括朝鲜百合
(L. amabile)、珠芽百合(L. bulbiferum)、渥丹(L. concolor)、
毛百合(L. dauricum)、大卫百合(L. davidii)等至少 12
种(Zhou, 2007)，川百合(L. davidii)是亚洲百合的原始
亲本之一，亚洲百合、川百合、卷瓣组组系内杂交后
代聚为一个亚类，这与其亲缘关系较近的本质是一
致的。东方百合主要由具叶柄组(Section Archelirion)
的几种野生百合反复杂交而来，亲本包括红花百
合、天香百合(L. auratum)、日本百合、鹿子百合 (L.
speciosum)和湖北百合(L. henryi) (包满珠等, 2003,中
国农业出版社, pp.265-271)。美艳百合(L. speciosum
var. gloriosoides)为鹿子百合变种，为东方百合的原始
亲本之一，东方百合、美艳百合、东方百合与具叶柄
组组(系)内杂交后代聚为一个亚类，与其亲缘关系较
近的本质是一致的。
大部分野生百合聚集在第二类(Ⅱ类)、第四类
(Ⅳ类)和第五类(Ⅴ类)中，表现出种内聚集和地理聚
集特点。例如卷丹的 5份材料，采自不同省份不同居
群，但都聚在Ⅱa亚类第 2分支中，反映了种内不同
居群较近的亲缘关系。Ⅱb亚类、Ⅱc亚类共包含 8
份材料，除 1份为亚洲百合外，其余 7份材料均采自
吉林长白山地区，这 7份材料分属卷瓣组、轮叶组、
毛百合组等三个不同的组。比如Ⅴb亚类的 4份材料
均来自云南丽江和大理地区，其中 3份材料均为滇
百合的变种。可能在同一地区的百合属植物，由于长
期近距离接触，或多或少发生了一些基因交流。
另外在第一类(Ⅰ类)中，有些栽培品种与野生百
合聚在了一起，表明了其较近的亲缘关系，有组成杂
交组合的可能，为预测其杂交亲和性提供一定理论依
据。例如，Ⅱc亚类中‘Lolly pop’和‘White pixels’与轮
叶百合香味变种和宝兴百合(鹤庆县牛头山种源)聚在
一起，‘Lolly pop’和‘White pixels’为花色非常奇特
的一种亚洲百合，轮叶百合香味变种和宝兴百合(鹤
庆县牛头山种源)为自然界中发现的一个具有香味的
变种，表明其亲缘关系较近，有杂交亲和的可能，这
使培育具有香味的亚洲百合成为了可能。另外，如
‘Yellow pixels’×卷丹、‘Apricot pixels’×卷丹、‘Lore-
to’×宜昌百合等，都是十分有市场前景的杂交组合。
综上作述，通过使用条形码技术对百合属 67份
种质资源的 trnH-psbA序列进行比较并构建系统进
化树，深入分析了百合属 67份种质资源在 trnH-psbA
基因序列上的区别，在分子生物学层面，分析了 35
份野生百合和 32份栽培百合品种系统分类所处的
位置。为野生百合和栽培百合品种之间的分类学研
究及杂交育种研究提供了理论依据和参考，使科研
基于 trnH-psbA条形码技术的百合(Lilium)系统关系分析
Lily (Lilium) Phylogenetic Relationship Analysis Based on trnH-psbA Barcode Technology 2033
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
工作者能够更加科学有效地对野生百合种质资源进
行开发、利用和创新。
3材料与方法
3.1试验材料
以 35份野生百合(表 1)和 32份栽培品种(表 2)
为试验材料，提取它们组培苗叶片的 DNA。
3.2试验方法
3.2.1总 DNA的提取
采用 SDS法提取供试材料总 DNA，采用 1%的
琼脂糖凝胶电泳检测 DNA的浓度(图 1)。
3.2.2叶绿体 trnH-psbA基因的扩增
参照文献(Fazekas et al., 2008)选择通用引物进
行叶绿体 trnH-psbA基因的扩增，所用上下游引物序
列为：F：5-CGCGCATGGTGGATTCACAA-3，R：5-
GTTATGCATGAACGTAATGCTC-3。
PCR 扩增体系如下：10× Buffer 2.5 μL，dNTPs
2.5 μL，上、下游引物各 0.5 μL，LA Taq 酶 0.25 μL，
模板 DNA 5 μL，ddH2O 14.25 μL，总体积 25 μL。
PCR 反应条件：94℃预变性 5 min，94℃变性 30 s，
56℃退火 30 s，72℃延伸 30 s，35个循环，最后 72℃
表 1用于 trnH-psbA DNA条形码分析的野生百合
Table 1 The name of the tested wild lilies usded for trnH-psbA DNA barcode analysis
编号
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
材料名称
Variety name
百合
Lilium brownii var. viridulum
野百合
Lilium brownii
野百合
Lilium brownii
卷丹
Lilium tigrinum
卷丹
Lilium tigrinum
卷丹
Lilium tigrinum
卷丹
Lilium tigrinum
卷丹
Lilium tigrinum
卷丹
Lilium tigrinum
大花卷丹
Lilium leichtlinii var. maximowiezii
大花卷丹
Lilium leichtlinii var. maximowiezii
淡黄花百合
Lilium sulphureum
淡黄花百合
Lilium sulphureum
金黄花滇百合
Lilium bakerianum var. aureum
毛百合
Lilium dauricum
毛百合
Lilium dauricum
毛百合
Lilium dauricum
来源
Origin
湖北宣恩县万寨乡
Xuanen county Wanzhai township, Hubei
湖北巴东县茶店子镇
Badong county Chadianzi town, Hubei
湖北神农架区宋洛镇
Shennongjia songluo town, Hubei
湖北神农架区石槽河乡
Shennongjia shicaohe township, Hubei
陕西佛坪县龙草坪乡
Foping county Longcaoping township, Shanxi
吉林长白山市二道白河镇
Changbaishan city Erdaobaihe town, Jilin
吉林安图县永庆乡
Antu county Yongqing township, Jilin
辽宁凤城县宝山镇
Fengcheng county Baoshan town, Liaoning
陕西太白县桃川镇白杨塬乡
Taibai county Baiyangyuan township, Shanxi
吉林长白山
Changbaishan mountain, Jilin
吉林通化市佐安乡
Tonghua city Zuoan township, Jilin
湖北神农架区红坪镇
Shennongjia Hongping town, Hubei
云南洱源县三营镇
Eryuan county Sanyan town, Yunnan
云南海东县大青山
Haidong county Daqingshan mountain, Yunnan
吉林安图县腰团林场
Antu county Yaotuan forestry, Jinlin
吉林长白山头道站
Changbaishan Toudaozhan township, Jilin
吉林长白山二道白河镇
Chanbaishan Erdaobaihe town, Jilin
2034
续表 1
Continuing table 1
编号
No.
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
材料名称
Variety name
大花百合
Lilium concolor var. megalanthum
宜昌百合
Lilium leucanthum
湖北百合
Lilium henryi
宝兴百合
Lilium duchartrei
大理百合
Lilium taliense
黄绿花滇百合
Lilium bakerianum var. delavayi
滇百合(矮变)
Lilium bakerianum var. dwarf
川百合
Lilium davidii
轮叶百合
Lilium distichum
轮叶百合香味变种
L.distichum var. odorata
野百合
Lilium brownii
山丹
Lilium pumilum
白花百合
Lilium brownii var. viridulum
卷丹
Lilium tigrinum
卷丹
Lilium tigrinum
川百合
Lilium davidii
川百合
Lilium davidii
美艳百合
Lilium speciosum var. gloriosoides
来源
Origin
吉林安图县永庆乡
Antu county Yongqing township, Jilin
湖北巴东县茶店子镇
Badong county Chadianzi town, Hubei
湖北宣恩县万寨乡
Xuanen county Wanzhai township, Hubei
云南鹤庆县牛头山
Heqing county Niutoushan mountain, Yunnan
云南宾川县赖山
Binchuan county Laishan mountain, Yunnan
云南大理市苍山五台峰
Dali city Cangshan wutaifeng, Yunnan
云南丽江市玉龙雪山
Lijiang Yulongxueshan mountain, Yunnan
云南丽江市玉龙雪山
Lijiang Yulongxueshan mountain, Yunnan
吉林安图县永庆乡
Antu Yongqing township, Jilin
吉林安图县腰团林场
Antu county Yaotuan forestry, Jinlin
湖北利川县柏杨镇
Lichuan county Baiyang town, Hubei
陕西佛坪县龙草坪乡
Foping county Longcaoping township, Shanxi
陕西佛坪县龙草坪乡
Foping county Longcaoping township, Shanxi
陕西秦岭
Qinling mountain, Shanxi
陕西太白县桃川镇
Taibai county Taochuan town, Shanxi
云南大理市喜洲镇
Dali city Xizhou town, Yunnan
云南丽江市玉龙雪山
Lijiang Yulongxueshan mountain, Yunnan
浙江省永康市
Yongkang city, Zhejiang
类型
Type
亚洲百合
Asiatic cultivar
亚洲百合
Asiatic cultivar
亚洲百合
Asiatic cultivar
编号
No.
36
37
38
材料名称
Variety name
Tresor
Apricot pixels
Yellow pixels
类型
Type
亚洲百合
Asiatic cultivar
亚洲百合
Asiatic cultivar
亚洲百合
Asiatic cultivar
编号
No.
39
40
41
材料名称
Variety name
Landini
Lolly pop
Tinos
表 2用于 trnH-psbA DNA条形码分析的栽培品种
Table 2 The name of the tested cultivars usded for trnH-psbA DNA barcode analysis
基于 trnH-psbA条形码技术的百合(Lilium)系统关系分析
Lily (Lilium) Phylogenetic Relationship Analysis Based on trnH-psbA Barcode Technology 2035
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
延伸反应 10 min，4℃保存。
3.2.3叶绿体 trnH-psbA基因的克隆和测序分析
将上述 PCR产物切胶纯化后，与载体 pMD19-T
连接，然后连接到感受态细胞 TOP10中。挑取白斑进
行培养，之后进行菌落 PCR检测，随后纯化产物送往
北京六合华大基因科技股份有限公司进行测序分析。
3.2.4序列分析
对 67份供试材料叶绿体 trnH-psbA基因的测序
结果进行序列分析，先从测序结果中去掉引物序列
后，用 ClustalX软件进行排序，个别位点手工校对，
采用 DNAMAN软件进行同源性分析和 Phylip3.68
软件进行系统分析，以简约法构建系统发育树，每一
分支的 bootstrap支持率的计算设定为 1 000次重复
取样的计算结果。
作者贡献
崔金腾和杨雪珍是本研究的实验设计和实验研
究的执行人；崔金腾和张克中完成数据分析，论文初
稿的写作；贾月慧参与实验设计，试验结果分析；张
克中是项目的构思者及负责人，指导实验设计，数据
分析，论文写作与修改。全体作者都阅读并同意最终
的文本。
致谢
本研究由北京市教育委员会 2015 年科技计划
面上项目(KM201510020011)、北京市属高等学校创
新团队建设项目(IDHT20150503)、北京市科技提升
计划(PXM2013-014207-000079; PXM2014-014207-
000081)和城乡生态环境北京实验室项目(PXM2015-
类型
Type
亚洲百合
Asiatic cultivar
亚洲百合
Asiatic cultivar
亚洲百合
Asiatic cultivar
亚洲百合
Asiatic cultivar
亚洲百合
Asiatic cultivar
东方百合
Oriental cultivar
东方百合
Oriental cultivar
东方百合
Oriental cultivar
东方百合
Oriental cultivar
东方百合
Oriental cultivar
东方百合
Oriental cultivar
东方百合
Oriental cultivar
东方百合
Oriental cultivar
编号
No.
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
材料名称
Variety name
Loreto
Matrix
Gironde
White piexls
Sorpressa
Constanta
Canberra
Corvara
Tiber
Francia
Caruso
Mona lisa
Energetic
类型
Type
东方百合
Oriental cultivar
东方百合
Oriental cultivar
亚洲百合
Asiatic cultivar
亚洲百合
Asiatic cultivar
亚洲百合
Asiatic cultivar
亚洲百合
Asiatic cultivar
亚洲百合
Asiatic cultivar
杂交后代
Cross progenies
杂交后代
Cross progenies
杂交后代
Cross progenies
杂交后代
Cross progenies
杂交后代
Cross progenies
杂交后代
Cross progenies
材料名称
Variety name
Sorbonne
Allstar
Redlatin
Renoir
New 59
Detroit
New 61
White Heaven×黄绿滇百合
White Heaven×Lilium
bakerianum var. delavayi
Tiber×Sorbonne
Navona×毛百合
Navona×Lilium dauricum
Pollyanna×毛百合
Pollyanna×Lilium dauricum
Sorbonne×美艳百合
Sorbonne×Lilium
speciosum var, gloriosoides
Avignon
编号
No.
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
续表 2
Continuing table 2
2036
014207-000014)共同资助。
参考文献
Fazekas A.J., Burgess K .S., Kesanakurti P.R., Graham S.W.,
Newmaster S.G., Husband B.C., Percy D.M., Hajibabaei M.,
and Barrett S.C., 2008, Multiple multilocus DNA barcodes
from the plastid genome discriminate plant species equally
well, PLoS One, 3(7): e2802
Gu X., 2013, Study on pollen morphology observation of lilium
spp, Thesis for M.S., Northwest A&F University, Supervi-
sor: Zhang Y.L., pp.1-13 (顾欣, 2013, 百合属植物花粉形
态观察研究,硕士学位论文,西北农林科技大学,导师:张
延龙, pp.1-13)
Hu B.F., 2003, Study on scale propagation of lanzhou lily and
formation of small bulb, Thesis for M.S., Northwest Normal
University, Supervisor: Xin H.T., pp.8-37 (胡秉芬 , 2003,
兰州百合鳞片繁殖及小鳞茎形成过程的研究,硕士学位
论文,西北师范大学,导师: 幸亨泰, pp.8-37)
John K.W., Wurdack K.J., Zimmer E.A., Weigt L.A., and Janzen
D.H., 2005, Use of DNA barcodes to identify flowering
plants, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 102(23): 8369-8374
Lahaye R., van der Bank M., Bogarin D., Warner J., Pupulin F.,
Gigot G.O., Duthoit S., Barraclough T.G., and Savolainen
V., 2008, DNA barcoding the floras of biodiversity hotsPots,
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 105(8): 2923-2928
Li W.W., 2013, Study on Genetic relationship in tomatoes by
RAPD, Thesis for M.S., Anhui Agricultural University, Su-
pervisor: Zhu S.D., pp.9-26 (李雯雯, 2013, 基于 RAPD标
记的番茄亲缘关系的研究, 硕士学位论文, 安徽农业大
学,导师:朱世东, pp.9-26)
Li Z., 2010, Studies on genetic diversity of Nelumbo germplasm
using molecular and pollen morphological markers, Disser-
tation for Ph.D., HuaZhong Agricultural University, Super-
visor: Chen L.Q., pp.64-87 (李佐, 2010, 用分子标记和花
粉形态学标记研究莲种质的遗传多样性,博士学位论文,
华中农业大学,导师:陈龙清, pp.64-87)
Peng Y.F., 2012, Construction of genomic fosmid library of
Brassica juncea and Screening of cytological markers for
B-genome chromosomes，Thesis for M.S.，Sichuan Agricul-
tural University，Supervisor: Huang Y.B., and Liu F., pp.
15-36 (彭元凤, 2012,荠菜 Fosmid 文库构建及 B 基因组
细胞学标记的筛选利用,硕士学位论文,四川农业大学,
导师:黄玉碧,刘凡, pp.15-36)
Quan M.H., Ou L.J., She C.W., Chen D.M., and Ye W., 2011,
Analysis of interspecific relationships in lycoris Herb. based
on trnH-psbA sequence, Yuanyi Xuebao (Acta Horticulturae
Sinica), 38(8): 1589-1594 (全妙华, 欧立军, 佘朝文,陈东
明,叶威, 2011,中国石蒜属种间关系的 trnH-psbA序列分
析,园艺学报, 38(8): 1589-1594)
Wu X.Q., 2010, Analysis on phylogenetic relationship of orna-
mental fritillaria based on ISSR marker, Thesis for M.S.,
Nanjing Forestry University, Supervisor: Tang G.G., pp.
25-53 (吴晓清, 2010, 基于 ISSR分子标记的观赏贝母亲
缘关系分析,硕士学位论文, 南京林业大学, 导师:汤庚
国, pp.25-53)
Yan H.X., and Yu J., 2010, Current status of the study of DNA
barcoding in plants, Zhiwu Xuebao (Chinese Bulletin of Bo-
tany), 45(1): 102-108 (闫化学,于杰, 2010, DNA条形码技
术在植物中的研究现状,植物学报, 45(1): 102-108)
Yu H.P., 2013, Development of simple sequence repeat (SSR)
markers from Paeonia ostii and its unilization in genetic
relationship analysis, Thesis for M.S., Beijing Forestry Univ-
ersity, Supervisor: Chen F.Y., pp.19-41 (于海萍, 2013,牡丹
SSR分子标记的开发及其在亲缘关系分析中的应用,硕
士学位论文,北京林业大学,导师:陈仿云, pp.19-41)
Zhen Z.J., 2010, Study on Genetic relationship of kernelled apri-
cots by SRAP markers, Thesis for M.S., Hebei University of
Science and Technology, Supervisor: Ai P.F., pp.23-35 (甄
志军, 2010,仁用杏种植资源亲缘关系的 SRAP分子标记
研究, 硕士学位论文, 河北科技大学, 导师: 艾鹏飞, pp.
23-35)
Zhou S., 2007, Intergenomic recombination and introgression
breeding in longiflorum×Asiatic lilies (Lilium), Dissertation
for Ph.D., Wageningen University, Supervisor: Richard G.F.
V., pp.1-3
基于 trnH-psbA条形码技术的百合(Lilium)系统关系分析
Lily (Lilium) Phylogenetic Relationship Analysis Based on trnH-psbA Barcode Technology 2037