全 文 ：第 21 卷　第 1 期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2001年　1 月
Vol.21　No.1　　　　　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH Jan., 　2001
泡桐属植物种类的 RFLP 分析
马　浩1　张冬梅2　李荣幸2　邓华平1
(1.中国林业科学研究院林业研究所 , 北京　100091)
(2.河南农业大学 , 郑州　450002)
摘　要　对我国泡桐属 15个植物种类作了叶绿体 DNA的 RFLP 分析 ,根据估算的相似系数 ,用
平均链锁聚类方法构建树状图 ,结果可将研究材料分为南方泡桐组 、毛泡桐组和白花泡桐组。种
间相似系数多在 0.70以上 ,说明各种类间亲缘关系较近 ,尤其是台湾泡桐和海岛泡桐 ,相似系数
接近 1.00。最后讨论了一些泡桐种类的分类问题。
关键词　限制性片段长度多态性;分类
RFLP ANALYSIS OF PAULOWNIA PLANTS
MA Hao1　ZHANG Dong -mei2　LI Rong-xing 2　DENG Hua-ping1
(1.The research institute of forestry , CAF Beijing　100091)
(2.Henan agricultural university , Zhengzhou　450002)
Abstract　RFLPs(Restriction Fragment Leng th Polymorphisms)was used to analysis chloroplast
DNA of 15 paulow nia species.Based on the estimated values of genetic distance , the dendrog ram was
const ructed using UPGMA (Unweighted pair group method of ari thmetic clustering), and three
groups can be classified.Since most of the values of genetic distance are over 0.70 , especially for P .
taiwaniana Hu et chang and P.kawakamii Ito , which is 1.00 , close relationship among the
species could be concluded.At the end of this paper , the taxonomy for some of the paulow nia species
was discussed.
Key words　Paulow nia;restriction fragment leng th polymorphisms(RFLP);classif ication
　　我国有丰富的泡桐资源 ,新的泡桐种类时有报
道[ 1 ,2] 。以往人们虽然对泡桐属植物的分类问题作
过较多研究 , 但都是以形态特征的差别为基
础[ 1 ～ 6] ,也有从蛋白质水平上作过分析[ 7] ,所得结
论有一定差别 , 各种类之间的关系存在较多争
议[ 3 ,4 ,8] 。
叶绿体 DNA 具有结构稳定 、基因组小且进化
缓慢 、遗传方式简单 、采用 RFLP方法易于分析等特
点 ,是研究植物系统发育的良好材料[ 9～ 14] 。RFLP
分析虽然需要较多量 DNA ,操作繁琐 、费时 ,但稳定
性好[ 16] 。目前 ,国内外已用这种方法对生物的系统
发育作了较多的研究[ 11 , 12 ,14 , 16 ～ 19] ,其中一些研究
结果与形态分类学相一致 ,有些研究还解决了形态
分类学难以解决的问题 。本文通过对 15个泡桐种
类叶绿体 DNA 的 RFLP 分析 ,从分子水平上探讨
研究材料之间的亲缘关系 。
1　材料与方法
在泡桐基因库中共取 15个泡桐种作材料 ,分别
是毛泡桐[ P.tomentosa (Thunb.)Steud] 、白花泡
桐[ P.fortunei (Seem.)Hemsl.] 、山明泡桐(P .
lamprophyl la Z .X.Chang et S.L.Shi)、海岛泡桐
第一作者简介:马浩(1963-),男 ,博士 ,遗传育种。收稿日期:1999-1-18
(P.taiwaniana Hu et Chang)、台湾泡桐(P .
kawakamii Ito)、建始泡桐(P.jianshiensis)、宜昌泡
桐(P.ichangensis Z.Y.Chen)、兴山泡桐(P.recur-
va Kehd)、楸叶泡桐(P.catalpi folia Gong Tong)、
白花兰考泡桐(P .elongata f.alba)、兰考泡桐(P .e-
longata S.Y.Hu)、鄂川泡桐(P.albiphloea Z.H.
Zhu)、南方泡桐(P.australis Gong Tong)、成都泡桐
(P .albiphloea var.chengtuensis)、川泡桐(P .farge-
si i Franch.)
将洗净和经过饥饿处理的新鲜叶片去脉后称取
25g ,用高盐低 pH 法分离叶绿体 ,然后提取和纯化
叶绿体 DNA ,经检验符合要求后 ,用 SalⅠ 、EcoRⅠ 、
HindⅢ、BamH Ⅰ四种限制性内切酶分别进行酶切
反应。用 1×TBE 缓冲液配制 0.8%的琼脂糖凝胶
混合液 ,加热熔化后冷却至 55℃时再加入 1/10000
体积的EB母液使其终浓度为 0.1μg/ml。电泳完成
后在紫外灯下观察和照相 。根据所统计片段带的有
无 ,以 NTSYS-PC 程序中的 Simqual软件估算出
种类间的遗传相关性关系 ,用平均链锁聚类方法
(UPGMA)构建树状图。
2　结果与分析
2.1　叶绿体 DNA 的多态性
用SalⅠ 、EcoRⅠ 、Hind Ⅲ、BamH Ⅰ四种限制性
内切酶酶切叶绿体 DNA ,删去不清晰的谱带[ 9] ,尚
有23条带对于所分析的 15种泡桐材料具有特异
性。山明泡桐 、宜昌泡桐 、海岛泡桐 、台湾泡桐 、兴山
泡桐和建始泡桐之间的差异较小 ,特别是 SalⅠ和
EcoRⅠ酶切后统计出的谱带完全相同。
2.2　聚类分组
用 UPGMA 聚类法 ,根据研究材料间叶绿体
DNA相似系数进行聚类 ,构建聚类图 ,结果如图 1。
可以看出 ,叶绿体 DNA相似系数在 0.67左右把泡
桐属植物分为三组 ,第一组包括南方泡桐和成都泡
桐;第二组包含毛泡桐和兰考泡桐;第三组有白花泡
桐 、山明泡桐 、海岛泡桐 、台湾泡桐 、建始泡桐 、宜昌
泡桐 、兴山泡桐 、川泡桐 、楸叶泡桐及白花兰考泡桐 。
图 1　15 个泡桐属植物种类间相似系数聚类图
Fig.1 Cluster analy sis on values of genetic distance among 15 paulownia species
　　在第三组中 ,海岛泡桐与台湾泡桐的亲缘性最
近 ,相似系数接近 1.00;山明泡桐和建始泡桐与其
亲缘关系较密切 ,相似系数分别为 0.98和 0.97;这
四种泡桐都亲近于白花泡桐 ,相似系数达到 0.93。
宜昌泡桐和兴山泡桐的亲缘关系也很近 ,在 0.96水
平上聚为一类 ,与其较亲近的是川泡桐(相似系数超
过0.93)。如果考虑跳跃值的大小时[ 20] , 白花泡
桐 、山明泡桐 、海岛泡桐 、台湾泡桐 、建始泡桐 、宜昌
泡桐 、兴山泡桐以及川泡桐可以明显地归为一类 ,彼
此之间的亲缘关系比较密切 ,相似系数高达 0.93 ,
然后经过一个大的跨度分别在 0.81和 0.79水平上
将楸叶泡桐和白花兰考泡桐归并进去 ,再经过一个
稍大的跳跃 ,在 0.69水平上把鄂川泡桐又归并到类
内。
3　讨　论
Wang 等[ 21]经过对白花泡桐 、海岛泡桐叶绿体
DNA的 RFLP 分析 ,证明泡桐的叶绿体 DNA 为母
1371 期　　　　　　　　　　　　　　马　浩等:泡桐属植物种类的 RFLP分析
本遗传 ,并且用 SalⅠ酶切后得到的特征谱带说明 ,
海岛泡桐是以台湾泡桐为母本与白花泡桐的杂种 。
我们所做的分析有类似的结果 ,即海岛泡桐与台湾
泡桐之间的亲缘关系极其密切 ,(相似系数约为 1.
00)。Wang 等的研究仅仅用了白花泡桐 、海岛泡桐
和台湾泡桐 ,缺少与泡桐属其它种类的对比。从本
文的分析结果看 ,白花泡桐 、山明泡桐 、宜昌泡桐 、海
岛泡桐 、台湾泡桐 、兴山泡桐 、建始泡桐以及川泡桐
的谱带都很相近 , 因此以下三点值得进一步研究:
(1)海岛泡桐和台湾泡桐是不是同种异名[ 4 ,6] ;(2)
海岛泡桐只分布于台湾[ 8] ,它是不是台湾泡桐或白
花泡桐的一个地理种(geog raphical race)或者地方种
(local race);(3)同时对多个泡桐种类的 RFLP 分析
表明 ,海岛泡桐的母本可能是台湾泡桐 ,也可能是山
明泡桐 、宜昌泡桐 、兴山泡桐 、建始泡桐;其父本对于
白花泡桐 、宜昌泡桐 、兴山泡桐 、建始泡桐来说都有
可能 。
泡桐的分组存在有一定的分歧 。根据花 、果等
形态特征 ,美籍华人胡秀英将泡桐属划分为毛泡桐
组 、白花泡桐组和台湾泡桐组 ,后来我国学者经过进
一步的比较 ,对这三组的内容作了部分调整[ 3 , 22] 。
熊金桥等根据叶 、花 、果等 38 个性状聚类后又将泡
桐属分为白花泡桐组 、毛泡桐组及楸叶泡桐组 ,组内
的种类与以往相比有较大变化[ 23] 。对于这种数量
分类方法我们并不持否认态度 ,只不过是如下几点
应值得注意:(1)叶长 、叶宽 、叶柄长 、结果实量等数
量性状随树龄 、年份 、气候条件 、土壤状况以及管理
水平等都会发生变化 ,观测这类性状时不同树种间
应有可比性;(2)数量性状在聚类时是否消除了量纲
的影响;(3)当存在相关性状时 ,在聚类前是否经过
了“降维“处理 ,否则就会使一些信息发生重叠[ 24] ;
(4)在筛选观测性状时 ,不同种类之间的差别是否达
到了一定的水平;(5)在观测性状时 ,是否随机选取
了大量的样本。在利用数量性状分类时 ,如果处理
不好以上问题 ,常常会得出不同的结论。如陈云霞
根据泡桐花果性状 、物候期 、解剖性状 、内含物质等
40个性状的聚类得出与以上不同的结论[ 25] 。由于
生物之间的差异本质上是 DNA水平上的不同 ,物
种的进化首先表现在 DNA 水平上的变化 ,突变 、遗
传重组等是物种形成的机制 ,而形成 RFLP 的原因
是酶切位点的变化或酶切位点附近的插入或缺失等
而导致酶切片段长度的变化[ 11 ,26] ,因此 , RFLP 对
于解决系统进化和分化问题显示出巨大的潜力[ 13] 。
根据本文的研究可以将泡桐属植物在叶绿体 DNA
水平上初步划分为南方泡桐组 、毛泡桐组及白花泡
桐组 ,这一结果与根据形态特征作出的划分有一定
差别 ,有待深入的研究和验证 。
根据相似系数 ,泡桐属内各种类间的亲缘关系
较近 ,这与陈志远根据花粉形态学的研究结果一
致[ 4] 。白花泡桐组内的兴山泡桐 、鄂川泡桐 、宜昌
泡桐 、建始泡桐 、山明泡桐既然都定为泡桐属的新种
类[ 1～ 4 , 6 , 23 ,27 , 28] ,并且与组内其它种的相似系数都
很大 ,说明每组内的各个种在进化上最为接近 。另
外白花兰考泡桐作为白花泡桐的新变型[ 1] ,有其分
子生物学基础(二者的相似系数高达 0.86);南方泡
桐和海岛泡桐的谱带有较大差别 ,二者作为同种异
名[ 6]不太妥当 。
参　考　文　献
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