全 文 ：植 物 分 类 学 报 44 (3): 296–303(2006) doi:10.1360/aps040100
Acta Phytotaxonomica Sinica http://www.plantsystematics.com
———————————
2004-08-23收稿, 2005-04-22收修改稿。
基金项目: 国家自然科学基金项目(40302003, 30370116); 中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX2-SW-130)
(Supported by the National Natural Science Foundation of China, Grant Nos. 40302003, 30370116, and a Knowledge Innovation
Project of the Chinese Academy of Sciences, Grant No. KZCX2-SW-130)。
云南铁角蕨与泸山铁角蕨的关系: 来自叶绿体
rbcL、trnL-F和rps4-trnS序列的证据
1李春香 2陆树刚
1(中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学和地层学国家重点实验室 南京 210008)
2(云南大学生态学与地植物学研究所 昆明 650091)
Relationship of Asplenium yunnanense and A. lushanense
inferred from the sequence analysis of chloroplast
rbcL, trnL-F and rps4-trnS
1LI Chun-Xiang 2LU Shu-Gang
1(State Key Laboratory of Palaeobiology and Stratigraphy of Nanjing Institute of Geology and Palaeontology,
the Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China)
2(Institute of Ecology and Geobotany, Yunnan University, Kunming 650091, China)
Abstract The relationship between Asplenium yunnanense Franch. and Asplenium
lushanense C. Chr. has long been in dispute, and here was evaluated based on the sequence
analysis of chloroplast rbcL gene, trnL-F and rps4-trnS intergenic spacers. No sequence
difference in the studied chloroplast DNA regions was found between Asplenium lushanense
and A. yunnanense, but some nucleotide differences in the corresponding DNA fragments
were found among other Asplenium species. So, A. yunnanense and A. lushanense cannot be
distinguishable in terms of chloroplast DNA sequences, and the very close relationship
between them is further affirmed based on the evidence from molecular data.
Key words Asplenium yunnanense, Asplenium lushanense, chloroplast DNA sequence,
relationship.
摘要 云南铁角蕨Asplenium yunnanense与泸山铁角蕨Asplenium lushanense的分类是一个悬而未决的
问题。本文对云南铁角蕨与泸山铁角蕨及近缘类群的叶绿体rbcL基因和 trnL-F、rps4-trnS基因间隔区
序列进行PCR扩增和序列分析; 并与已经发表的铁角蕨属植物的相应序列进行比较, 发现云南铁角蕨
与泸山铁角蕨的rbcL基因和trnL-F、rps4-trnS基因间隔区序列之间均未表现出差异, 因此叶绿体DNA序
列的证据不能将云南铁角蕨与泸山铁角蕨分开, 从而从分子系统学方面证明云南铁角蕨与泸山铁角蕨
是一对亲缘关系非常近的物种。
关键词 云南铁角蕨; 泸山铁角蕨; 叶绿体DNA序列; 亲缘关系
云南铁角蕨Asplenium yunnanense Franch.与泸山铁角蕨Asplenium lushanense C. Chr.
的分类是一个长期悬而未决的问题。前者模式标本采自云南大理, 叶轴顶端通常无芽胞,
也未伸长为鞭状, 羽片短披针形, 彼此接近; 而后者模式标本采自四川西昌(泸山), 叶轴
顶端通常有芽胞, 伸长为鞭状, 羽片短矩圆形, 彼此远离。但这两个物种之间也有一些过
3期 李春香等: 云南铁角蕨与泸山铁角蕨的关系 297
渡的形态特征。因此, 有学者主张将这两个物种分开(孔宪需, 1988), 也有学者主张将这
两个物种合并(吴兆洪, 1999)。为了进一步探讨这两个物种的分类问题, 王中仁等(2003)
在细胞层次上进行了研究, 证明云南铁角蕨与泸山铁角蕨的染色体数目不相同, 应该分
开。本研究拟应用分子系统学方法为这两个物种的关系寻找证据。在研究中我们首先利
用叶绿体基因组编码磷酸核酮糖羧化酶大亚基(rbcL)的基因序列, 探讨了这两个物种及
其近缘类群在铁角蕨属植物中的系统位置, 考虑到单个基因序列所能提供的信息往往有
限, 而且利用编码的基因(演化速率往往较慢)进行生物类群系统演化研究时, 在解决演
化快的物种间的亲缘关系时效果往往较差, 因此我们同时分析了这两个物种及其近缘类
群叶绿体基因组演化速率比较快的非编码DNA序列, 即trnL-F、rps4-trnS基因间隔区序
列, 以此为云南铁角蕨与泸山铁角蕨的关系及分类提供分子方面的证据。
1 材料和方法
1.1 实验材料
由于云南铁角蕨与泸山铁角蕨在形态分类上归于铁角蕨组sect. Asplenium (吴兆洪,
1999) , 本文选取同组的另外6种材料, 其中3种(北京铁角蕨Asplenium pekinense Hance、
黔铁角蕨Asplenium interjectum Christ和变异铁角蕨Asplenium varians Wall. ex Hooh. &
Grev.)与云南铁角蕨和泸山铁角蕨属于同一系(变异叶系ser. Variantia)。供试材料为新鲜
叶片, 采集后迅速用硅胶干燥, 回到实验室后进行总DNA提取及序列分析。凭证标本保
存在云南大学蕨类植物标本室(PYU)及实验室, 以备查验。样品产地等信息详见表1。

表1 本文用于序列测定的样品及其序列的基因库登录号
Table 1 Samples used in sequence analysis and their sequence GenBank accession number
基因库序列号
Genbank Accession No.
种名
Species
采集地
Locality
标本号
Specimen
No. rbcL trnL-F rps4-trnS
黔铁角蕨
Asplenium interjectum Christ
云南西酬
Xichou, Yunnan
Lu SG/J12
(PYU)
AY545480 AY725038 AY725043
泸山铁角蕨
A. lushanense C. Chr.
云南昆明西山
Mt. Xishan, Kunming, Yunan
Lu SG/D21
(PYU)
AY545481 AY725033 AY725042
北京铁角蕨
A. pekinense Hance
云南广南
Guangnan, Yunnan
Lu SG/C67
(PYU)
AY545479 AY725037 AY725040
西南铁角蕨
A. praemorsum Sw.
云南哀牢山
Mt. Ailaoshan, Yunnan
Lu SG/A12
(PYU)
AY725029 _ _
变异铁角蕨
A. varians Wall. ex Hook. & Grev.
云南昆明金殿公园
Jingdian Park, Kunming, Yunnan
Lu SG/B42
(PYU)
AY545478 AY725035 AY725039
疏齿铁角蕨
A. wrightioides Christ
云南西酬
Xichou, Yunnan
Lu SG/J13
(PYU)
AY725031 AY725032 AY725044
胎生铁角蕨
A. yoshinagae Makino
云南哀牢山
Mt. Ailaoshan, Yunnan
Lu SG/A4
(PYU)
AY725030 AY725036 AY725045
云南铁角蕨
A. yunnanense Franch.
云南昆明西山
Mt. Xishan, Kunming, Yunnan
Lu SG/D22
(PYU)
AY545482 AY725034 AY725041
植 物 分 类 学 报 44卷 298
1.2 总DNA提取
总DNA的提取采用CTAB法(Hillis et al., 1996), 并根据施苏华等(1996)的方法略作修
改。
1.3 序列测定
1.3.1 引物的设计 扩增rbcL基因及trnL-F和rps4-trnS基因间隔区及测序所用引物如表
2, 其中扩增及测序rbcL基因所用引物参照Little和Barrington(2003)以及Li等(2004)设计,
trnL-F参照Taberlet等(1991)设计, rps4-trnS基因间隔区片段参照Hennequin等(2003)设计,
但其序列均略作修改。

表2 本文用于DNA序列扩增及测定所用的引物
Table 2 Specific primers used to amplify and sequence DNA fragments in this study
引物
Primer
方向
Direction
引物序列(5′→3′)
Primer sequence (5′ to 3′)
RbcL 1 正向forward ATG TCA CCA CAA ACG GAG AC
RbcL 424 正向forward CTG CTT ATT CTA AGA CTT TC
RbcL 878 正向forward TCA CCG TGC GAT GCA TGC TG
RbcL 1379 反向reverse GC AGC TAA TTC AGG ACT CC
RbcL 940 反向reverse CAT GCG TAA TGC TTT GGC
trnL-F E 正向forward GGT TCA AGT CCC TCT ATC CC
trnL-F F 反向reverse TTT GAA CTG GTG ACA CGA G
rps4-trnS F 正向forward ATG TCC CGT TAT CGA GGA CC
trnS 反向reverse TAC CGA GGG TTC GAA TC

1.3.2 PCR扩增 扩增反应在Perkin Elmer GeneAmp PCR System 9600上进行。反应体积
为50 µL, 其成分为: 2 µL DNA模板(约2 ng, 由Gel Doc图像分析仪测得), 2.5 mmol/L
MgCl2, 0.2 mmol/L dNTPs, 1×buffer, 0.25 µmol/L引物(用表2中的引物RbcL 1和RbcL
1379扩增rbcL片段, trnL-F E和trnL-F F扩增trnL-F片段, 用rps4-trnS F和trnS扩增rps4-trnS
片段), 0.8 U Taq DNA聚合酶(Sangon公司), 1 µg/µL BSA, 5% DMSO。3个DNA片段扩增程
序中的预变性和最后延伸步骤均为94 ℃, 2 min和72 ℃, 7 min。扩增3个DNA片段均进行
40次循环, 其中变性温度及时间均为94 ℃, 0.5 min, 但退火和延伸的温度及时间各不相
同, 分别为42 ℃, 1 min, 72 ℃, 1 min (rbcL片段); 52 ℃, 1 min; 72 ℃, 0.5 min (trnL-F片
段); 56 ℃, 1 min; 72 ℃, 0.5 min (rps4-trnS片段)。扩增产物经0.8%―1.2%琼脂糖电泳后
用Gel Doc图像分析仪观察, 对于PCR反应特异性高, 无明显非特异反应条带的扩增产物,
用Wizard PCR DNA Purification System(Promega)直接纯化; 对于有明显非特异反应的
PCR产物, 先以低熔点琼脂糖凝胶电泳分离并割取目标片段, 再用上述纯化系统进行纯
化, 均按照其说明书上的步骤进行操作。
1.3.3 序列测定 序列测定在ABI 377 DNA自动测序仪(PE Applied Biosystems, USA)上
完成, 从3→5和5→3 用表2的所有引物进行测序。序列数据已输入美国生物信息中心
(NCBI)的基因库(GenBank)中, 序号见表1。其他从GenBank中得到的序列见表3。
3期 李春香等: 云南铁角蕨与泸山铁角蕨的关系 299
表3 由基因库中下载以用于本文系统发育分析的DNA序列
Table 3 GenBank Accession numbers of downloaded DNA sequences in this study
分类群
Taxon
GenBank
序列号
Accession
No.
分类群
Taxon
GenBank
序列号
Accession
No.
Asplenium adiantum-nigrum L. AF318600 A. nidus L. AF525270
A. aethiopicum Bech. AF240654 A. normale Don 倒挂铁角蕨 AB014703
A. antiquum Makino U30596 A. normale AY300075*
A. antrophyoides Christ AB097592 A. obtusatum Forst. AY283232
A. aureum Cav. AF538311 A. oblongifolium Col. AY283231
A. australasicum Hook. AB013250 A. octoploideum Viane & Van den Heede AF538316
A. bourgaei Boiss. ex Milde AF318592 A. oligophlebium Bak. AB014700
A. bourgaei AY300055* A. pauperequitum P. J. Brownsey & Jackson AY283233
A. bulbiferum G. Forst. AF318601 A. pauperequitum AY283219*
A. cardiophyllum (Hance) Baker AB014706 A. petrarchae (Guerin) DC. AF525271
A. caudatum Cav. AF525264 A. petrarchae AF525252*
A. ceterach L. AF538313 A. phillipsianum (Kümmerle) S. S. Bir AF538320
A. cheilosorum Kunze. ex Mett. 齿果铁角蕨 AB014704 A. phillipsianum AY164269*
A. cordatum (Thunb.) Sw. AF538319 A. phyllitidis Don AB097594
A. cordatum AF525235* A. platyneuron (L.) Oakes ex Eat. AF525272
A. cuneifolium Viv. AF525265 A. platyneuron AF525240*
A. cymbifolium Christ AB097593 A. polyodon Forst. AY283234
A. cyprium Viane & Van den Heede AF538314 A. prolongatum Hook. 长叶铁角蕨 AB014691
A. dalhousiae Hook. AF538317 A. pseudo-wilfordii Tagawa AB014696
A. emarginatum Pal. AF525266 A. punjabense S. S. Bir, Fraser-Jenk. & J. D. Lovis AF538318
A. ensiforme Wall. 剑叶铁角蕨 AB014709 A. riparium Liebm. AB014708
A. feei Kunze ex Fée AF525267 A. ritoense Hayata AB014692
A. flabellifolium Cav. AY283227 A. ruprechtii Kurata U30606
A. flabellifolium AY300062* A. ruprechtii AY300084*
A. flaccidum Forst. AY283228 A. ruta-muraria L.卵叶铁角蕨 AF525273
A. filipes Copel. U30605 A. ruta-muraria AF525242*
A. fontanum (L.) Bernh. AF525268 A. sagittatum (DC. in Lam. & DC.) A. J. Bange AF240646
A. fontanum AF525239* A. sandersonii Hook. AF525274
A. griffithianum Hook. 厚叶铁角蕨 AB013252 A. sarelii Hook. 华中铁角蕨 AB014693
A. haughtonii (Hook.) S. S. Bir, Fraser-Jenk. & J. D. AF538321 A. scolopendrium L. AF240645
Lovis A. scolopendrium AY459169#
A. haughtonii AF525236* A. septentrionale (L.) Hoffm. AF525275
A. hemionitis L. AF240648 A. septentrionale AF525248*
A. hemionitis AF240663* A. serratum L. AF318602
A. hondoense N. Murakami & S. I. Hatanaka AB014705 A. setoi N. Murakami & S. Serizawa AB013243
A. hookerianum Wall. AY283229 A. shuttleworthianum Kze. AY283235
A. hybridum (Milde) A. J. Bange AF240644 A. tenuicaule Hayata 细茎铁角蕨 AB014694
A. incisum Thunb. 虎尾铁角蕨 AB014697 A. theciferum (HBK.) Mett. AF336099
A. jahandiezii (Litard.) Rouy AF318590 A. trichomanes L. 铁角蕨 AF525276
A. jahandiezii AY300068* A. trichomanes AF525237*
A. juglandifolium Lam. AF525269 A. tripteropus Nakai 三翅铁角蕨 AB014699
A. laetum Sw. AB014707 A. unilaterale Lam. 半边铁角蕨 AY459170#
A. lamprophyllum Carse AY283230 A. unilaterale AF240652
A. lolegnamense (Gibby & Lovis) Viane AF538315 A. viride Huds. 欧亚铁角蕨 AF240649
A. majoricum Litard. AF318587 A. viride AF525238*
A. marinum L. AF240647 A. wilfordii Mett. ex Kuhn 闵浙铁角蕨 AB014695
A. marinum AF240662* A. wrightii Eaton ex Hook. 狭翅铁角蕨 AB014690
*, trnL-F序列; #, rps4-trnS序列; 其余为rbcL序列。
* indicates trnL-F sequence, # indicates rps4-trnS sequence, and others are rbcL sequences.
植 物 分 类 学 报 44卷 300
1.4 序列分析
用CLUSTAL X软件(Thompson et al., 1997)进行对位排列。对位排列后的序列, 用
PHYLIP(Felsenstein, 1993)和MEGA2(Kumar et al., 2001)软件中的最大简约法(MP)和邻接
法(NJ)进行系统发育分析。在简约法中采用branch-and-bound方法, 邻接法分析中的遗传
距离采用Kumar’s two-parameter 算法。在构建rbcL系统树时, 根据Van den Heede等(2003)
构建的系统树, 以Dennstaedtia samoensis(基因库登录号为U18636)作为外类群; 在构建
trnL-F和rps4-trnS系统树时, 由于没有Dennstaedtia samoensis的trnL-F和rps4-trnS序列,
我们根据Schneider等(2004)构建的系统树, 分别选择Athyrium distentifolium Tausch ex
Opiz(基因库序列号为AY300047)和多变蹄盖蕨Athyrium drepanopterum (Kunze) A. Br. ex
Milde作为外类群(本文测定)。
2 结果
8种新测定的铁角蕨属植物的rbcL、7种trnL-F基因间隔区和7种rps4-trnS区序列的
GenBank收录号见表1。
为了探讨云南铁角蕨、泸山铁角蕨及其近缘类群在铁角蕨属植物中的系统位置, 我
们首先将本文所测定的8种铁角蕨属植物的rbcL序列与已经发表的相应序列(表3)进行系
统发育分析, 81种铁角蕨属植物rbcL序列排列后的总长度为1308 bp, 无插入或缺失, 其
中438个位点为可变位点, 305个位点为信息位点。用两种常用的系统发生分析方法(MP和
NJ)分别构建了铁角蕨属植物的系统发育树, 不同方法所获得的系统树在拓扑结构上基
本一致, 仅在自展支持率上略有差异, 本文仅列出用MP方法构建的系统树(图1)。依据
rbcL系统树, 分别用MP和NJ系统发生分析方法构建云南铁角蕨、泸山铁角蕨及其近缘类
群的trnL-F和rps4-trnS系统发育树, 两种方法所获得的系统树在拓扑结构上也基本一致
(自展支持率略有差异, 图1)。
云南铁角蕨、泸山铁角蕨及其近缘类群间的遗传距离计算结果显示: 5种铁角蕨植物
的rbcL基因序列的遗传距离范围为0―0.024, 泸山铁角蕨与云南铁角蕨的rbcL序列完全
相同, 序列间的遗传距离显示为0; 5种铁角蕨植物间的trnL-F序列间的遗传距离介于0―
0.248, 泸山铁角蕨与云南铁角蕨的trnL-F序列也完全相同; 5种铁角蕨植物间的rps4-trnS
序列间的遗传距离介于0―0.133, 序列图谱显示所测出的泸山铁角蕨与云南铁角蕨的
rps4-trnS基因间隔区序列仅在长度上相差一个碱基, 其余的位点则完全相同(表4)。
____________________________________________________________________________
→
图1 采用Mega 2分析软件构建的铁角蕨植物最简约严格一致树 A. rbcL 系统树(1000次重抽样分析的自展值：分
支上方为简约法抽样自展值, 分支下方为邻接法抽样自展值)。B. trnL-F系统树(2000次重抽样分析的自展值：分支
上方为简约法抽样自展值, 分支下方为邻接法抽样自展值)。C. rps4-trnS系统树(上为简约树, 下为邻接树, 各分支上
的数值为2000次重抽样自展值)。下画线的类群为本文新测定序列的种类。
Fig. 1. The strict consensus tree constructed with Mega 2 software. A, Tree based on rbcL sequences (bootstrap values
of 1000 maximum parsimony analysis replicates are shown above branches, bootstrap values of neighbor-joining analysis
are shown below branches). B, Tree based on trnL-F sequences (bootstrap values of 2000 maximum parsimony analysis
replicates are shown above branches, bootstrap values of neighbor - joining analysis are shown below branches). C, Tree
based on rps4-trnS sequences (the upper tree is constructed with maximum parsimony analysis, the tree below is
constructed with neighbor-joining analysis, and bootstrap values of 2000 replicates are shown above branches). Taxa
underlined are those species sequenced in this paper.

3期 李春香等: 云南铁角蕨与泸山铁角蕨的关系 301

69
97
100
100
62
98
99
52
94 91
83
100
92
Asplenium laetum
Asplenium riparium
Asplenium cheilosorum
Asplenium filipes
Asplenium unilaterale
Asplenium cardiophyllum
Asplenium hondoense
Dennstaedtia samoensis
Asplenium scolopendrium
Asplenium sagittatum
Asplenium octoploideum
Asplenium aureum
Asplenium lolegnamense
Asplenium dalhousiae
Asplenium hybridum
Asplenium punjabense
Asplenium cyprium
Asplenium ceterach
Asplenium wrightioides
Asplenium wrightii
Asplenium ritoense
Asplenium juglandifolium
Asplenium ruta-muraria
Asplenium adiantum-nigrum
Asplenium cuneifolium
87
Asplenium flaccidum
Asplenium shuttleworthianum
Asplenium lamprophyllum
Asplenium obtusatum
Asplenium oblongifolium
Asplenium hookerianum
Asplenium setoi
Asplenium australasicum
Asplenium serratum
Asplenium griffithianum
Asplenium prolongatum
Asplenium feei
Asplenium sandersonii
Asplenium phyllitidis
Asplenium antrophyoides
Asplenium cymbifolium
Asplenium nidus
Asplenium antiquum
Asplenium emarginatum
Asplenium bulbiferum
Asplenium theciferum
100
Asplenium praemorsum
Asplenium yoshinagae
Asplenium wilfordii
Asplenium aethiopicum
Asplenium pseudowilfordii
Asplenium ensiforme
Asplenium caudatum
Asplenium polyodon
Asplenium varians
Asplenium pekinense
Asplenium interjectum
Asplenium yunnanense
Asplenium lushanense
Asplenium sarelii
97 Asplenium phillipsianum
Asplenium haughtonii
Asplenium cordatum
Asplenium petrarchae
Asplenium majoricum
Asplenium bourgaei
Asplenium jahandiezii
Asplenium normale
Asplenium oligophlebium
Asplenium trichomanes
Asplenium tripteropus
Asplenium flabellifolium
Asplenium pauperequitum
Asplenium fontanum
Asplenium marinum
Asplenium hemionitis
Asplenium viride
Asplenium incisum
Asplenium platyneuron
Asplenium ruprechtii
Asplenium septentrionale
96
93
84
72
99
59
91
98
99
75
75
90
100
93
100
99
64
100
100
54
71
100
100
98
99
100
100
95
100
99
100
100
99
79
96
94
1005088
100
98
89
10065
63
100
98
93
100
97
96
99
55
75
100
51
100
86
95
74
79
100
96
98
70
73
95
56
72
100
60
54
86
98
57
88
Asplenium varians
Asplenium pekinense
Asplenium interjectum
Asplenium yunnanense
Asplenium lushanense
Asplenium phillipsianum
Asplenium haughtonii
Asplenium cordatum
Asplenium petrarchae
Asplenium bourgaei
Asplenium jahandiezii
Asplenium normale
Asplenium trichomanes
Asplenium flabellifolium
Asplenium pauperequitum
Asplenium fontanum
Asplenium marinum
Asplenium hemionitis
Asplenium viride
Asplenium platyneuron
Asplenium ruprechtii
99
99
99
98
89
96
72
Asplenium wrightioides
Asplenium yoshinagae
Asplenium ruta-muraria
50
98
99
97
59
100
69
Asplenium varians
Asplenium pekinense
Asplenium interjectum
Asplenium yunnanense
Asplenium lushanense
Asplenium yoshinagae
Asplenium wrightioides
Asplenium unilaterale
89
Asplenium varians
Asplenium pekinense
Asplenium interjectum
Asplenium yunnanense
Asplenium lushanense
100
Asplenium yoshinagae
Asplenium wrightioides
Asplenium unilaterale
99
94
100
89
80
A
C
B
58
57
Athyrium drepanopterum
Athyrium drepanopterum
100
100



植 物 分 类 学 报 44卷 302
表4 泸山铁角蕨、云南铁角蕨及近缘种类rbcL、trnL-F和rps4-trnS序列间的碱基差异和遗传距离
Table 4 Base difference and genetic distances between rbcL, trnL-F, and rps4-trnS sequences in Asplenium lushanense,
A. yunnanense and thier close species
rbcL trnL-F rps4-trnS 分类群
Taxon 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
1 A. varians 13 29 29 29 22 25 25 25 18 56 51 52
2 A. pekinense 0.010 30 24 24 0.149 26 14 18 0.039 45 38 39
3 A. interjectum 0.023 0.023 31 31 0.233 0.248 18 18 0.133 0.105 48 49
4 A. lushanense 0.023 0.019 0.024 0 0.075 0.099 0.162 0 0.122 0.089 0.115 0
5 A. yunnanense 0.023 0.019 0.024 0.000 0.072 0.120 0.162 0.000 0.124 0.091 0.116 0.000

3 分析和讨论
rbcL序列系统发育分析的结果显示: 在所分析的81种铁角蕨植物中, 云南铁角蕨和
泸山铁角蕨与北京铁角蕨、黔铁角蕨、华中铁角蕨和变异铁角蕨构成一个自展支持率较
高的分支(MP和NJ分析方法的抽样自展值分别为79和88)(图1), 这一分支又与倒挂铁角
蕨、虎尾铁角蕨和铁角蕨等聚成抽样自展值较弱的分支。系统发育分析的结果表明云南
铁角蕨和泸山铁角蕨与北京铁角蕨、黔铁角蕨、华中铁角蕨和变异铁角蕨具有较近的亲
缘关系, 这与传统分类相一致, 因为在传统分类中, 这6种铁角蕨属植物均属于铁角蕨组
变异叶系(吴兆洪, 1999), 而在这6种铁角蕨属植物中, 云南铁角蕨与泸山铁角蕨无论是
在简约树上还是在邻接树上均聚在一起, 两种分析方法的抽样自展值均为100%(图1),
表明两者的亲缘关系很近。trnL-F和rps4-trnS系统发育分析也显示: 云南铁角蕨和泸山铁
角蕨与北京铁角蕨、黔铁角蕨和变异铁角蕨聚成一个分支, 而trnL-F和rps4-trnS系统发育
树均显示云南铁角蕨与泸山铁角蕨均聚成自展支持率较高的分支。
我们进一步探讨了所测铁角蕨植物叶绿体DNA片段的替代速率(表5)。表5显示叶绿
体基因组中编码的基因序列(rbcL和rps4)的进化速率比较慢 , 而rbcL最慢; trnL-F、
rps4-trnS基因间隔区的替代速率均较快: 如rps4-trnS基因间隔区的替代速率是rbcL的约5
倍, 是rps4的约3倍。尽管rbcL进化速率较慢, 但在其他铁角蕨植物种间还是存在差异, 如
与泸山铁角蕨和云南铁角蕨关系比较近的黔铁角蕨和变异铁角蕨间的rbcL遗传距离为
0.023; 而trnL-F和rps4-trnS基因间隔区间的遗传变异更大(遗传距离平均值分别为0.15和
0.10), 但是泸山铁角蕨和云南铁角蕨无论是编码基因(rbcL)的序列, 还是非编码区的基
因间隔区序列(trnL-F和rps4-trnS)均不存在碱基替代。因此, 分子序列的证据不能将云南
铁角蕨与泸山铁角蕨分开。尽管如此, 利用形态特征基本上可以区分云南铁角蕨与泸山
铁角蕨, 存在过渡特征说明这两个物种有着亲缘关系, 可能有着共同的祖先, 其形态特
征才会出现特征渗透现象。细胞学的研究表明泸山铁角蕨为二倍体, 而云南铁角蕨为四
倍体(Wang et al., 2003), 无论染色体是否同源, 都已在细胞层次上证明这两个物种是独
立的。至于分子序列的证据不能将两个物种分开, 所测的基因序列间的差异很小, 这更
进一步证明这两个物种有着密切的亲缘关系。因此本文的分子系统学方面的资料进一步
表明云南铁角蕨与泸山铁角蕨是一对亲缘关系非常密切的物种。




3期 李春香等: 云南铁角蕨与泸山铁角蕨的关系 303
表5 铁角蕨4个叶绿体DNA片段替代速率的比较*
Table 5 Substitution rate for several genes in Asplenium*
DNA片段
DNA fragment
长度1)
Length (bp)
总替代速率2)
Total substitution rate
非同义替代速率3)
Nonsynonymous substitution rate
rbcL 1358 0.0664±0.0074 0.0760±0.0095
trnL-F 404 0.1559±0.0218
rps4 578 0.1067±0.0148 0.0959±0.0166
rps4-trnS 337 0.3117±0.0390
*Asplenium scolopendrium与A. unilaterale相比; 1) 在A. scolopendrium中的碱基对数目; 2) Kimura-2参数遗传距离; 3)
Li-Wu-Luo 遗传距离。
*Comparison between of Asplenium scolopendrium and A. unilaterale; 1) Number of base pair in A. scolopendrium; 2)
Genetic distance of Kimura-2 parameter; 3) Genetic distance of Li-Wu-Luo.
致谢 中山大学施苏华教授提出诸多技术和学术意见; 李建伟博士(Dr. Jianwei (Jerry) Li in
Institute for Genomic Research at Rockville, Maryland 20850 of USA)修改英文摘要, 谨表谢忱。
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