全 文 ：基于 ITS、atpB-rbcL序列的醉翁榆
(Ulmus gaussenii)与相近榆属植物的亲缘关系
韩 雪1，智颖飙1 +，张保卫1，周忠泽1，何家庆1，王再岚2，李红丽3，李静敏1
(1．安徽大学 生命科学学院，安徽 合肥 230039;2．中国人民大学 环境学院，北京 100872;
3．北京林业大学 自然保护区学院，北京 100083)
摘 要:濒危植物保护生物学研究已成为生态学领域的研究热点之一．为了廓清我国特有濒危植物
醉翁榆(Ulmus gaussenii)与相近榆属植物的系统地位，用分子标记 ITS和 atpB-rbcL手段分析醉翁榆与
其他榆属相关种的亲缘关系，结果表明:24 种榆属植物 atpB-rbcL扩增片段长度为 735 ～ 834 bp，G+C的
含量在 29． 3% ～ 31． 6%之间，并没有发生很大的偏差;基于 ITS(包括 5． 8 s)扩增片段，醉翁榆与黑榆系
的毛果旱榆、栓枝春榆以及榆系中的大果榆、脱皮榆(U． lamellosa)相近;基于 atpB-rbcL 扩增片段，醉
翁榆与榆系中的大果榆、脱皮榆以及明陵榆的关系比较近，两种标记都表现出醉翁榆与黑榆系中变种毛
果旱榆、栓枝春榆的关系比较近;atpB-rbcL的 NJ和 Bayesian树完全支持榆属组下的分类以及榆属系统
的演化关系．
关键词:醉翁榆;遗传随机性;atpB-rbcL;ITS;系统树
中图分类号:Q145;Q948 文献标志码:A 文章编号:1000－2162(2011)06－0098－10
The phylogenetic relationships between Ulmus gaussenii Cheng
and its close relatives in genus Ulmus based on the ITS and atpB-rbcL
HAN Xue1，ZHI Ying-biao1* ，ZHANG Bao-wei1，ZHOU Zhong-ze1，
HE Jia-qing1，WANG Zai-lan2，LI Hong-li3，LI Jing-min1
(1． School of Life Science，Anhui University，Hefei 230039，China;2． School of Environment
and Natural Resources，Renmin University of China，Beijing 100872，China;3． College of
Nature Conservation，Beijing Forestry University，Beijing 100083，China)
Abstract:Conservation biology research of endanged plant has become popular in ecology area． To
explore the systematic position of Ulmus gaussenii Cheng in genus Ulmus ，the authors analyzed the
phylogenetic relationship of U． gaussenii and its related species in Ulmus based on DNA sequences of the
chloroplase atpB－rbcL gene and the ITS region of nuclear ribosomal DNA． The sequence of atpB－rbcL in 24
species ranged from 735 to 834 and the total G+C content varied from 29． 3% to 31． 6% ． The phylogenetic
tree based on the atpB－rbcL data showed that U． gaussenii has near relationship with U． glaucescens var ．
lasiocarpa，U． japonica var ． suberosa，U． macrocarpa，U． erythrocarpa ． The phylogenetic tree based on
收稿日期:2011－03－23
基金项目:中国博士后基金资助项目(20060400551) ;农业部草地开放实验室基金资助项目;安徽大学人才引进基金
资助项目(06124，204033)
作者简介:韩 雪(1985— ) ，女，安徽池州人，安徽大学硕士研究生;* 智颖飙(通讯作者) ，安徽大学教授，硕士生
导师，E－mail:zhiyingbiao@ gmail． com．
引文格式:韩雪，智颖飙，张保卫，等． 基于 ITS、atpB-rbcL序列的醉翁榆(Ulmus gaussenii)与相近榆属植物的亲缘关
系［J］．安徽大学学报:自然科学版，2011，35(6) :98－107．
2011 年 11 月
第 35 卷 第 6 期
安徽大学学报(自然科学版)
Journal of Anhui University (Natural Science Edition)
November 2011
Vol． 35 No． 6
the ITS data showed that U ． gaussenii has near relationship with U． glaucescens var． lasiocarpa，U． japonica
var ． suberosa，U． macrocarpa，U． lamellose． During the analyzing process，the authors applied distance
method and bayesian method，as they give more resolution and higher support value． Also，the species of
interrelationships in genus are also discussed．
Key words:Ulmus gaussenii Cheng;genetic randomicity;atpB-rbcL;ITS;phylogenetic tree
醉翁榆(U． gaussenii)由我国著名树木分类学家郑万钧教授在 1955 年于安徽省滁州市琅琊山发
现并命名，因为其叶片两面均生有密生短硬毛，而又被称为毛榆．目前醉翁榆仅分布在琅琊山森林公园，
为安徽省特有濒危植物，被列入《中国植物红皮书:稀有濒危植物第一册》［1］以及《中国珍稀濒危保护植
物名录》［2］．近年来，由于生境适宜性和生态适应性的下降，其分布范围和植株数量逐渐缩减，逐步演化
为小种群．醉翁榆不仅有很好的经济价值，而且在种质资源的保存及榆属的系统分类上有重要价值．之
前学者对其研究主要集中在生境、区系地理、生理及人工扩繁［1－16］等方面，而从分子标记和孢粉学的角
度探讨醉翁榆在榆属中的分类地位的研究尚属空白，醉翁榆是我国特有濒危物种，究其濒危特征以及在
孢粉学上的分类地位，目前用分子标记对榆属植物的分类尚未有过报道，中国榆科系统分类的争议也鲜
有分子标记的报道．作者该研究的目的是用 ITS 和 atpB-rbcL 区序列探讨其在榆属中的分类地位，以理
清醉翁榆与其他部分榆属种间亲缘关系．通过对醉翁榆系统位置的确定，以期为醉翁榆保护生物学的深
入研究提供理论基础，并填补用分子标记探讨榆属种间亲缘关系远近的空白．这不仅对醉翁榆在榆属的
系统分类位置的确定及其种质资源的保存方面具有重要价值，也是为濒危特有物种的保护提供理论的
案例研究．
1 实验材料与方法
1． 1 材料来源
实验材料主要包括榆科植物 5 属:榆属 24 种，青檀属 1 种，榉属 1 种，刺榆属 1 种，朴属 1 种(来源
见表 1)． Taq酶、dNTP购于上海生物公司，引物由上海生物公司合成．其他化学试剂有:β －巯基乙醇、
硅胶、CTAB、EDTA、Tris、PVP、NaCl、无水酒精、氯仿、异戊醇等，均为国产分析纯试剂．
1． 2 实验方法
改良 2×CTAB法和改良 3×CTAB法提取植物基因组，在提取 DNA前要将研钵、离心管、枪头等在高
压锅中高压灭菌．
1． 3 ITS和 atpB-rbcL引物的选择
ITS序列扩增利用通用引物［17］进行，引物序列如下:
ITS－1:5＇－GGA AGT AAA AGT CGT AAC AAG G－3＇;
ITS－4:5＇－TCC TCC GCT TAT TGA TAT GC－3＇．
atpB-rbcL序列扩增采用通用引物［18］进行，引物序列如下:
rbcl:5＇－AAC ACC AGC TTT RAA TCC AA－3＇;
atpb:5＇－ACA TCK ART ACK GGA CCA ATA A－3＇．
1． 4 ITS和 atpB-rbcL PCR扩增
1． 4． 1 ITS PCR扩增
PCR扩增体系为 30 μL，扩增程序为:95 ℃预变性 4 min;95 ℃变性 1 min，55 ℃退火 1 min，72 ℃延
伸 1 min，设置 40 次循环;循环结束后 72 ℃延伸补齐 7 min;4 ℃结束反应．
99第 6 期 韩 雪，等:基于 ITS、atpB-rbcL序列的醉翁榆(Ulmus gaussenii)与相近榆属植物的亲缘关系
表 1 供试材料和来源
Tab． 1 The materials used in the experiment and their origin
属名 组名 系名 中文名 拉丁学名 来源
榆属 长序榆组 1．长序榆 U． elongata L． K． Fu et C． S． Ding 福建来舟林场
睫毛榆组 2．美国榆 U． americana Linn 河南省嘉庆县林科所
榆组 榆系 3．欧洲白榆 U． laevis Pall 河南省嘉庆县林科所
4．醉翁榆 U． gaussenii Cheng 安徽省滁州琅琊山
5．大果榆 U． macrocarpa Hance 河南省嘉庆县林科所
6．脱皮榆 U． lamellosa Wang et S． L． Chang ex L． K． Fu 河南省嘉庆县林科所
7．杭州榆 U． changii Cheng 杭州植物园
8．昆明榆
U． changii Cheng var． kunmingensis (Cheng)
Cheng et L． K． Fu
昆明植物园
9．裂叶榆 U． laciniata (Trautv．)Mayr 北京植物园
10．榆树 U． pumila Linn 安徽大学校园
11．垂枝榆 U． pumila var pendula (Kirchr)Rehd 河南省嘉庆县林科所
12．蒙古黄榆 Ulmus macrocarpa Hance var． mongolica Liou et Li 河南省嘉庆县林科所
13．哈尔滨榆 U． harbinesis Nie et G． Q． Huang 哈尔滨植物园
黑榆系 14．旱榆 U． glaucescens Franch． 河南省嘉庆县林科所
15．毛果旱榆 U． glaucescens var． lasiocarpa Rehd 河南省嘉庆县林科所
16．黑榆 U． davidiana Planch 河南省嘉庆县林科所
17．春榆 U． davidiana Planch var． japonica (Rehd．)Nakai 河南省嘉庆县林科所
18．栓枝春榆 U． japonica var． suberosa (Turcz)S． D． Zhao 河南省嘉庆县林科所
19．明陵榆 U． erythrocarpa Cheng 河南省嘉庆县林科所
20．红果榆 U． szechuanica Fang 河南省嘉庆县林科所
21．多脉榆 U． castaneifolia Hemsl． 河南省嘉庆县林科所
22．琅琊榆 U． chenmoui Cheng 安徽省滁州琅琊山
23．毛枝榆 U． androssowii var． subhirsuta 河南省嘉庆县林科所
榔榆组 24．榔榆 U． parvifolia Jacq 安徽省滁州琅琊山
榉属 25．榉树 Z． serrata (Thunb．)Makino 河南省嘉庆县林科所
青檀属 26．青檀 P． tatarinowii Maxim 安徽省滁州琅琊山
朴属 27．朴树 C． sinensis Pers 河南省嘉庆县林科所
刺榆属 28．刺榆 H． davidii (Hance)Planch 河南省嘉庆县林科所
1． 4． 2 atpB-rbcL PCR 扩增
PCR扩增体系为 50 μL，扩增程序为:95 ℃预变性 4 min;95 ℃变性 45 s，49 ℃退火 75 s，72 ℃延伸
75 s，设置 40 次循环;循环结束后 72 ℃延伸补齐 10 min;4 ℃结束反应．
1． 5 测序
PCR产物交由上海生物工程有限公司进行测序．
1． 6 序列分析及系统发育树的构建
测得的序列通过 DNAstar中的 seqman进行手工校正和序列拼接，保存为 fasta 的格式，ITS 序列通
过 GenBank中已经录入的国外的榆属的种，确定需要的 ITS区(包括 5． 8 s)．通过 Mega 4． 0 进行序列对
位排序，截头去尾，完毕后将文件保存为 * ． meg 和 * ． nex 格式．利用 Mega 4． 0 将 * ． meg 进行序列
分析和遗传距离［19－20］计算．
2 结果与分析
2． 1 基因组提取及基因产物扩增的结果
榆科植物组织细胞内富含类似多糖粘性物质，同时由于采样原因，目前作者没有得到部分种属的幼
嫩的叶片作为样品，因此有些种利用改良 2×CTAB法没有得到比较高质量的植物基因组，采用 3×CTAB
001 安徽大学学报(自然科学版) 第 35 卷
法则得到了满足 PCR扩增要求的基因组 DNA．
2． 2 atpB-rbcL序列数据分析
2． 2． 1 榆属植物 atpB-rbcL区序列碱基组成与序列变异分析
用榆属中的 24 种植物，根据确定外类群的原则，以同一科中朴属中的朴树、青檀属的青檀作为这
24 种植物的外类群．
研究中所测序列是基因 atpB和 rbcL之间的片段，如表 2 所示．用于分析的序列为 975 bp．从表 2 中
可以看出 G+C的含量在 29． 3% ～31． 6%之间，并没有发生很大的偏差．
表 2 所测 atpB-rbcL序列碱基组成
Tab． 2 The nucleotide composition of atpB-rbcL gene
物种名称 T(U) C A G G+C A+T Total
U． laevis 33． 5 14． 9 35． 5 16． 1 31 69 806
U． gaussenii 33． 1 14． 8 35． 5 16． 7 31． 5 68． 6 832
U． macrocarpa 33． 2 14． 9 35． 3 16． 6 31． 5 68． 5 819
U． laciniata 33． 8 14． 8 35． 1 16． 3 31． 1 68． 9 810
U． pumila 33 15 35． 3 16． 6 31． 6 68． 3 818
U． pumila var． pendula 33． 1 15 35． 3 16． 6 31． 6 68． 4 819
U． davidiana 33． 3 14． 9 35． 3 16． 5 31． 4 68． 6 834
U． glaucescens var． lasiocarpa 33 15 35． 4 16． 6 31． 6 68． 4 819
U． glaucescens 33． 3 14． 9 35． 3 16． 5 31． 4 68． 6 834
U． chenmoui 33． 1 14． 9 35． 3 16． 7 31． 6 68． 4 833
U． davidiana Planch var． japonica 33． 1 14． 6 35． 9 16． 4 31 69 828
U． japonica var． suberosa 33． 2 15 35． 5 16． 2 31． 2 68． 7 813
U． szechuanica 33． 1 14． 8 35． 4 16． 7 31． 5 68． 5 833
U． erythrocarpa 33． 1 14． 8 35． 4 16． 7 31． 5 68． 5 833
U． castaneifolia 33． 4 14． 9 35． 3 16． 4 31． 3 68． 7 833
U． androssowii Litw var． subhirsuta 33． 3 14． 9 35． 6 16． 2 31． 1 68． 9 828
U． parvifolia 33． 3 15 35． 3 16． 4 31． 4 68． 6 825
U． Americana 33 15． 1 35． 4 16． 5 31． 6 68． 4 820
U． macrocarpa var． mongolica 34． 3 14． 4 34． 8 16． 5 30． 9 69． 1 735
U． lamellosa 33． 3 14． 9 35． 6 16． 3 31． 2 68． 9 806
U． changii Cheng var． Kunmingensis 33． 5 15 35． 5 16 31 69 814
U． elongata 32． 5 14． 8 36． 1 16． 7 31． 5 68． 6 840
U． harbinesis 33． 4 14． 7 35． 7 16． 2 30． 9 69． 1 823
U． changii 33． 3 14． 9 35． 6 16． 2 31． 1 68． 9 811
Z ． serrata 33． 5 14． 9 35． 2 16． 5 31． 4 68． 7 819
H． davidii 33． 4 14． 7 35． 6 16． 3 31 69 823
P． tatarinowii 33． 5 14． 5 36． 1 16 30． 5 69． 6 920
C． sinensis 33． 9 15 36． 8 14． 3 29． 3 70． 7 859
平均 33． 3 14． 9 35． 5 16． 3 31． 2 68． 8 824． 5
注:A、T、G、C下数据为相应物种各碱基百分含量，Total为序列长度
101第 6 期 韩 雪，等:基于 ITS、atpB-rbcL序列的醉翁榆(Ulmus gaussenii)与相近榆属植物的亲缘关系
从表 3 中碱基分析部分可以看出，相同碱基出现的次数 808，与平均总位点数 812． 5 的比值为 99．
4%，可见榆属 atpB-rbcL序列相当保守．
表 3 基于 atpB－rbcL的正向核酸碱基出现的频率和反向核酸碱基出现的频率
Tab． 3 Nucleotide pair frequencies based on atpB-rbcL
正向分析核酸出现的频率(16 对碱基) 反向分析核酸出现的频率(10 对碱基)
内容 平均数 内容 平均数
Ii 808 Ii 808
Si 1 Si 1
Sv 3 Sv 3
R 0． 3 R 0． 3
TT 270 TT 270
TC 0 TC 0
TA 0 TA 0
TG 0 TG 1
CT 0 CC 121
CC 121 CA 1
CA 1 CG 0
CG 0 AA 287
AT 0 AG 1
AC 1 GG 130
AA 287 合计 812． 5
AG 1
GT 1
GC 0
GA 0
GG 130
合计 812． 5
注:Ii =Identical Pairs相同的碱基对;Si=Transitionsal Pairs转换的碱基对;Sv=Transversional Pairs颠换的碱基对;R=Si /Sv
转换碱基和颠换碱基出现次数分别为 1 和 3，发生突变位点为 4 个，与平均位点 812． 5 的比值为
0． 5%，可以推断榆属种间 atpB-rbcL序列变异非常小．
同源保守性位点达到了 94． 3%，变异位点为 2． 4%，序列的进化度较小，其中信息位点为 1． 5%，如
表 4 所示．
表 4 atpB-rbcL序列位点分析
Tab． 4 Size and percentage of variable site and informative site
atpB-rbcL位点 位点个数 位点比值 /%
保守位点 816 94． 3
单态基位点 8 0． 92
简约信息位点 13 1． 50
总位点 837
从遗传距离分析中可以看出该实验用到的榆属种间的遗传距离在 0 ～ 0． 017 3 之间，榆属与外类
群之间的遗传距离为 0． 114 4 ～ 0． 161 4，显示 atpB-rbcL序列在榆属内部变异及分歧较小．
2． 2． 2 基于 atpB-rbcL的系统发生分析
以青檀和朴树为外类群，启发式搜索获得 239 棵简约树，最大简约树(maximum parsimony，MP) ，步
长= 244，CI= 0． 860 656，RI = 0． 828 283，HI = 0． 139 344，并给出重复 1 000 次各分支的自展支持率
BV(Bootstrap value)值 ，如图 1、表 5 所示．
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图 1 基于 atpB-rbcL贝叶斯推榆属系统发育树 (分支上数字为后验概率值)
Fig． 1 Phylogenetic tree of Ulmus based on Bayesian analyses obtained from atpB-rbcL sequence data
(Numbers above the branches represent the values of posterior probability values)
用朴树和青檀作为这 24 种榆属植物的外类群，4 种树在自展数据支持率和后验概率值方面都得到
了很好的支持． 此外，榆属的 24 种植物中，属下组的分支在 4 种树种都得到了支持，分别是长序榆组
(Sect． Chaetoptelea)、睫毛榆组(Sect． Blepharocarpa)、榔榆组(Sect． Microptelea)以及榆组(Sect． Ulmus)．对
于榆组下面系的划分，以及醉翁榆在榆组中的系统位置，4 种树与以往传统分类学中根据形态特征确定
的关系存在较大的差异．关于醉翁榆在榆组的归属问题，是与琅琊榆相近还是与榆系中的其他榆树相
近，基于 atpB－rbcL的片断，表明醉翁榆与琅琊榆的亲缘关系相对较远，在 NJ－tree 中，醉翁榆与明陵榆
(U． erythrocarpa)的亲缘关系是相近的，然后与榆系中的大果榆、白榆、垂枝榆(U． pumila var． pendula)
以及黑榆系中的两个变种栓枝春榆(U． japonica var suberosa)、毛果旱榆(U． glaucescens var． lasiocarpa)
相近．在贝叶斯原始的树中，榆组最早分出的两个枝条中，醉翁榆的系统位置表现出与 NJ－tree 树得出
的结果相似．但在 ML树中，醉翁榆表现的结果有差别，仅有醉翁榆与黑榆系的毛果旱榆和栓枝春榆关
系较近依然得到支持．因为贝叶斯树和 NJ有更好的分辨率和支持率，基于这两种树的结果，醉翁榆与传
统分类中榆系的树种的亲缘关系较近，由于 atpB－rbcL 是叶绿体的一个基因区间的片段，因为单亲遗
传，变种所表现的系统位置与传统分类学有差异是正常的．
此外，在 bayes树和 NJ树中，昆明榆 (U． changii Cheng var． kunmingensis)作为一个单独的分支与
榆组形成平行演化的关系，但在 MP和 ML树中，昆明榆并未表现其特殊性．可能由于该片段比较保守，
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信息位点较少，MP和 ML树在分析榆系下种间亲缘关系远近时，并未表现出很好的分辨率．
2． 3 ITS序列数据分析
用榆属中的 20 种植物，根据确定外类群的原则，以同一科中榉属中榉树、刺榆属中的刺榆作为这
20 种植物的外类群．所测序列是核糖体 ITS之间的片段，包括 ITS1、5． 8 s以及 ITS2．用于分析的序列为
625 bp，G+C的含量在 61． 5% ～68%之间，并没有发生很大的偏差，如表 6 所示．
表 6 榆属植物 ITS序列片段碱基组成
Tab． 6 The nucleotide composition of ITS gene for genus Ulmus
物种名称 T(U) C A G G+C A+T 总量
U． laevis 14． 7 35 18． 9 31． 4 66． 4 33． 6 623
U． gaussenii 15． 8 34． 1 18． 9 31． 2 65． 3 34． 7 625
U． macrocarpa 15． 8 33． 7 19． 6 30． 9 64． 6 35． 4 638
U． laciniata 15． 6 34． 1 19． 9 30． 4 64． 5 35． 5 639
U． pumila 15． 8 33． 5 19． 7 30． 9 64． 4 35． 5 644
U． pumila var． pendula 15． 6 33． 4 20 31 64． 4 35． 6 646
U． glaucescens 15． 6 34． 4 18． 7 31． 3 65． 7 34． 3 584
U． glaucescens var． lasiocarpa 15． 6 33． 9 19． 3 31． 1 65 34． 9 646
U． davidiana 15． 7 34． 3 18． 6 31． 4 65． 7 34． 3 624
U． chenmoui 15． 7 33． 7 19． 9 30． 7 64． 4 35． 6 644
U． davidiana Planch var． Japonica 15． 6 33． 7 19． 8 30． 9 64． 6 35． 4 643
U． japonica var． suberosa 15． 6 34． 2 18． 5 31． 6 65． 8 34． 1 620
U． szechuanica 15． 7 33． 7 19． 6 31． 1 64． 8 35． 3 644
U． castaneifolia 15． 7 33． 6 19． 6 31． 1 64． 7 35． 3 643
U． parvifolia 16． 4 33． 7 18． 9 31 64． 7 35． 3 549
U． macrocarpa var． mongolica 16． 1 33． 4 19． 2 31． 3 64． 7 35． 3 629
U． lamellosa 15． 9 34 18． 9 31． 3 65． 3 34． 8 630
U． changii Cheng var． Kunmingensis 16． 2 33． 4 20 30． 4 63． 8 36． 2 605
U． elongata 15． 5 33． 7 18． 6 31 64． 7 34． 1 633
U． harbinesis 15． 4 33． 7 20 30． 9 64． 6 35． 4 644
C． occidentails 18． 5 32 20． 1 29． 5 61． 5 38． 6 607
H． davidii 14． 1 35． 8 19． 5 30． 7 66． 5 33． 6 626
Z． serrata 13． 7 35． 9 18． 2 32． 1 68 31． 9 626
平均 15． 7 34 19． 3 31 65 35 627
转换碱基和颠换碱基出现次数分别为 7 和 4，发生突变位点为 11 个，与平均位点 614． 5 的比值为
0． 5%，结果说明榆属种间 ITS序列变异非常小．从遗传距离分析中可以看出该实验用到的榆属种间的
遗传距离在 0 ～ 0． 075 4 之间．榆属与外类群之间的遗传距离为 0． 031 7 ～ 0． 120 6，结果说明 ITS序列
在榆属内部变异及分歧较小．
用刺榆和榉树作为这 20 种榆属植物的外类群，用不同分析方法构建 ITS 系统树，其拓扑结构有一
定的差异，由于部分榆属受到真菌的干扰，并未得到毛枝榆(U． androssowii var ． subhirsuta)、明陵榆、
杭州榆、美榆(U． americana)的完整的 ITS序列．基于 ITS序列，使用 3 种不同系统发育树构建方法，分
别得到了严格一致的简约树、最大似然树、邻接树和贝叶斯树．
基于 ITS序列所做的 4 种系统树中，醉翁榆与黑榆系中的两个变种栓枝春榆、毛果旱榆相近，并与
榆系中的大果榆以及脱皮榆相近．和 atpB-rbcL序列相比较，醉翁榆与栓枝春榆、毛果旱榆以及大果榆的
亲缘关系相近，这个特点与形态学上的醉翁榆与大果榆和脱皮榆(U． lamellosa)是相近的相吻合． 从
整体上说，榆属种内表现出来的亲缘关系与形态学的分类较为吻合．由于两种分子标记序列碱基差别不
大，所以 MP和 ML树在区别属内的特征时没有贝叶斯树和距离树具有显著的特征．
此外，榆属的 20 种植物中，属下组的分支有 3 组在 4 种树种都得到了支持，分别是长序榆组、睫毛
榆组、榆组，而榔榆组的榔榆在 ITS序列中表现与裂叶榆相近，并成为榆组中的成员，这可能是因为榔榆
501第 6 期 韩 雪，等:基于 ITS、atpB-rbcL序列的醉翁榆(Ulmus gaussenii)与相近榆属植物的亲缘关系
由于真菌的干扰在测序中所获得的产物片段比较小，并未获得很好的信息量．对于榆组下面系的划分，
曾在 atpB-rbcL序列表现出争议的昆明榆，在 ITS序列中表现出与哈尔滨榆(U． harbinesis)和旱榆(U．
glaucescen)相近．榆系和黑榆系的界限不是特别明显，但是在基于 ITS序列的邻接树和贝叶斯树与传统
形态学比较吻合．
3 讨论与结论
榆属植物主产于北温带，我国的温带、暖温带和亚热带较为常见．傅立国修订世界榆属 5 组 6 系 40
余种，我国为 4 组 5 系 24 种，4 变种，其中有 16 种 2 变种为我国特有［21］．《中国植物志》［22］上榆属有 4
组 3 系 25 种，7 变种，其中:睫毛榆组 2 种;长序榆组 1 种;榆组有 19 种，5 变种;榔榆组 2 种．
榆属植物的实验材料共有 24 种，由于真菌对榆属部分植物的干扰，部分 ITS序列并未测出，但两种
分子标记对榆属下组的分类表现出一致性并与传统分类相吻合，而且支持傅立国基于划分和排列组的
依据应该为花序的演化及相关性状的观点，长序榆是 1979 年学者傅立国在我国福建北部和浙江南部发
现的长序榆组的新成员［22］，长序榆组(Sect． Chaetoptelea)原有 3 种，仅分布于北美，开始由 Liebman
(1851)确立为属 Cbaetaprelea Liebm．，后来在 1916 年，Schneider 将其降为榆属中的一组［22］．
Sweitzer［23］从解剖学研究支持其单立为属，1983 年 Zavada从孢粉学的角度对榆科 17 属的代表种(含有
北美的长序榆组成员)分析认为长序榆组的成员应为榆属之下［24］，辛益群也通过比较东亚榆亚科各个
属的花粉形态，支持傅立国将长序榆作为一个单独的组放在榆属下面［25］，该文作者从两种分子标记的
角度也支持长序榆单独成组的观点．
两种标记在榆组下系的分类中表现出差异，关于醉翁榆在榆属中的系统位置，其中两种标记都是支
持醉翁榆与大果榆相近，与琅琊榆比较远．醉翁榆与大果榆、杭州榆、脱皮榆亲缘关系近，这与有的学者
关于木材比较解剖学的研究相吻合，并且也与传统分类学上观点表现出一致性，两种标记与传统系统分
类比较中，有差异性也有共性．在 atpB-rbcL序列的贝叶斯树中，榆系和黑榆系明显被分支出来，但在 ITS
中并不明显．一些变种与原变种的亲缘关系相对较远，其中无论在 ITS还是 atpB-rbcL中，均表现出差异
性的有旱榆和毛果旱榆、春榆和栓枝春榆、昆明榆和杭州榆． 在《中国植物志》中，明陵榆就是红果榆
(U． szechuanica) ，郑万钧先生曾确立明陵榆为独立的新种［23］，但在 atpB-rbcL 序列的贝叶斯和 NJ 树
中，两种植物并未表现出很近的亲缘关系．辛益群曾提出过昆明榆和杭州榆是独立种还是变种的问题，
由于杭州榆 ITS片段受到真菌的干扰，所以只能基于 atpB-rbcL 序列来比较，昆明榆表现出特殊性［25］．
两种标记中由于 ITS相对于 atpB-rbcL来说排除了单性遗传，所以，基于 ITS 标记所做的树在榆组下的
分类和传统分类学较为吻合．
就系统位置而关于开花季节争议的问题，Schneider认为秋季开花的应该较原始，而 Rehder、郑万钧
和傅立国则认为春季开花的应该处于前面的位置［16］．从系统树的结果来看，基于 atpB-rbcL序列的 4 种
树中，都支持秋季开花的榔榆的系统演化关系是在榆组之前，睫毛榆组之后，此外，长序榆组比睫毛榆组
要较为原始，演化顺序是睫毛榆组、榔榆组、榆组、榆系和黑榆系，这与傅立国对榆属的系统演化关系研
究结果相吻合［16］．但基于 ITS序列的系统树中，榆属的系统演化关系与传统观点有差异，其中，代表睫
毛榆组的欧洲白榆(U． laevis)比长序榆原始，榔榆的演化位置可能由于榔榆的测序段过短而表现出一
些差异性，虽然在 NJ树中，支持叶绿体片段的观点，但在贝叶斯树中榆系的醉翁榆、脱皮榆、大果榆以及
黑榆系的栓枝春榆和毛果旱榆聚为一枝较榔榆原始．
大量的比较研究表明，形态学进化和分子进化分别独立地遵循着不同的进化规律，因此通过形态特
征得到的分类系统与从 DNA角度的分类结果不可能完全吻合．花粉和形态学特征一样也存在与生态环
境的趋同或是适应性进化［26］，但 DNA序列分析可以作为植物系统发育研究的一种补充．如果要得到更
有说服力的结论，我们必须根据不同的研究目的选择合适的序列同时与传统分类方法相结合，把分子生
物学信息与植物的形态学特征和生理学特性结合起来，才能在植物系统进化和分类方面给出更为合理
的答案．但是通过对榆属植物 ITS序列和 atpB-rbcL序列的测序，建立榆属植物信息库，将有助于完善和
推动我国榆属植物的系统学研究，有助于解决一些分类学上有争议的问题，并为育种提供分子证据．鉴
601 安徽大学学报(自然科学版) 第 35 卷
于上述分析，得出如下结论:
(1)醉翁榆与榆系中的大果榆、脱皮榆以及明陵榆的关系比较近，并且与传统分类学的观点相吻
合，醉翁榆的两种标记都表现出与黑榆系中变种毛果旱榆、栓枝春榆的关系比较近，他们的分类地位值
得进一步探讨，判别其是应该被归于榆系还是黑榆系．
(2)用最大简约法、最大似然法、距离法以及贝叶斯推论法完成系统树的构建，其中贝叶斯树和邻
接树在两种标记中比最大简约树、最大似然树在属中有更高的分辨率和支持率．
(3)通过花粉形态特征以及分子标记手段对醉翁榆系统地位进行分析的结果并不一致，但从分子
角度支持了醉翁榆在传统分类学中的位置．
我国有着较为丰富的榆属植物资源，约占全球榆属的 2 /3，该研究结果可为榆属系统学的进一步研
究提供借鉴和科学指导．
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(责任编校 于 敏)
701第 6 期 韩 雪，等:基于 ITS、atpB-rbcL序列的醉翁榆(Ulmus gaussenii)与相近榆属植物的亲缘关系