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PRELIMINARY STUDY ON MOLECULAR SYSTEMATICS OF BAMBOO BY SSR PRIMERS DERIVED FROM RICE

用水稻微卫星引物进行竹子分子系统学研究初探


竹子和水稻在进化上有较近的亲缘关系,本文利用水稻的微卫星引物对竹子的分子系统学进行了初步研究。与传统的分类结果不同,研究发现巴山木竹属是与青篱竹属相关属分化较大的1个竹种,同时也证实了巴山木竹属作为1个单独的属是成立的。研究也明确了茶秆竹的分类学位置。本研究从1个不同的层面对青篱竹属相关属及属下一些竹种的关系提供了1个新的研究结果,为利用现代分子生物学技术对广义青篱竹属的系统学研究提供了1个借鉴。同时本研究对开展竹子的分子生物学研究提供了1个崭新的思路和方法。

The taxonomic disorder in genus of Arundinaria Michaux is the disputing focus in the taxonomic study of leptomorph bamboos.For a long time,there is no suitable strategy to study the genus of Arundinaria and the related genera.In this paper we presented a method of using the SSR primers of rice to settle the problem according to the near phylogenic relationship between bamboo and rice.Differing to the traditional taxonomy,it showed that there was a large differentiation beween genus of Bashania Keng f.et Yi and related genera of Arundinaria Michaux,and proved that Bashania Keng f.was regarded as a distinct and isolated genus.The taxonomic problem of Arundinaria amabilis (McClure) Keng f. was also discussed in this paper.It provided a new result for the relationship of the genus of bamboo related to Arundinaria Michaux from different aspects comparing to the traditional study.It also offered a reference for the phylogenic study of Arundinaria Michaux in a broad sense by modern molecular biotechnique.This study put forth new thought and strategy to carry out molecular biology research in bamboo.


全 文 :第 v{卷 第 v期
u s s u年 x 月
林 业 科 学
≥≤Œ∞‘׌„ ≥Œ∂ „∞ ≥Œ‘Œ≤„∞
∂²¯1v{ o‘²1v
¤¼ou s s u
用水稻微卫星引物进行竹子分子系统学研究初探 3
李淑娴 尹佟明 邹惠渝 丁雨龙 黄敏仁
k南京林业大学 南京 utssvzl
摘 要 } 竹子和水稻在进化上有较近的亲缘关系 o本文利用水稻的微卫星引物对竹子的分子系统学进行了
初步研究 ∀与传统的分类结果不同 o研究发现巴山木竹属是与青篱竹属相关属分化较大的 t个竹种 o同时也
证实了巴山木竹属作为 t个单独的属是成立的 ∀研究也明确了茶秆竹的分类学位置 ∀本研究从 t个不同的
层面对青篱竹属相关属及属下一些竹种的关系提供了 t个新的研究结果 o为利用现代分子生物学技术对广义
青篱竹属的系统学研究提供了 t个借鉴 ∀同时本研究对开展竹子的分子生物学研究提供了 t个崭新的思路
和方法 ∀
关键词 } 水稻 o微卫星 o青篱竹属 o分子系统学
收稿日期 }usss2s|2tt ∀
基金项目 }国家自然科学基金kvsssstvvl及 ׫¨ Œ±·¨µ±¤·¬²±¤¯ ƒ²∏±§¤·¬²±©²µ≥¦¬¨±¦¨ ·² ⁄µ≠¬±k‘²q⁄Πu||z2tl资助 ∀
3 本文特别感谢中国科学院遗传所朱立煌研究员提供研究思路 o并为本研究提供引物和实验指导 ∀
ΠΡΕΛΙΜΙΝΑΡΨ ΣΤΥ∆Ψ ΟΝ ΜΟΛΕΧΥΛΑΡ ΣΨΣΤΕΜΑΤΙΧΣ ΟΦ ΒΑΜΒΟΟ ΒΨ ΣΣΡ
ΠΡΙΜΕΡΣ ∆ΕΡΙς Ε∆ ΦΡ ΟΜ ΡΙΧΕ
¬≥«∏¬¬¤± ≠¬± ײ±ª°¬±ª ²∏‹∏¬¼∏ ⁄¬±ª≠∏¯²±ª ‹∏¤±ª ¬±µ¨±
k Νανϕινγ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Νανϕινγutssvzl
Αβστραχτ } ׫¨ ·¤¬²±²°¬¦§¬¶²µ§¨µ¬±ª¨ ±∏¶²© Αρυνδιναρια ¬¦«¤∏¬¬¶·«¨ §¬¶³∏·¬±ª©²¦∏¶¬±·«¨ ·¤¬²±²°¬¦¶·∏§¼²©¯¨ ³·²2
°²µ³«¥¤°¥²²¶qƒ²µ¤ ²¯±ª·¬°¨ o·«¨µ¨ ¬¶±²¶∏¬·¤¥¯¨¶·µ¤·¨ª¼·²¶·∏§¼·«¨ ª¨ ±∏¶²© Αρυνδιναρια ¤±§·«¨ µ¨ ¤¯·¨§ª¨ ±¨ µ¤qŒ±
·«¬¶³¤³¨µº¨ ³µ¨¶¨±·¨§¤ °¨ ·«²§²©∏¶¬±ª·«¨ ≥≥• ³µ¬°¨ µ¶²©µ¬¦¨ ·²¶¨·¯¨·«¨ ³µ²¥¯ °¨ ¤¦¦²µ§¬±ª·²·«¨ ±¨ ¤µ³«¼¯²ª¨ ±¬¦µ¨2
¤¯·¬²±¶«¬³¥¨·º¨ ±¨ ¥¤°¥²²¤±§µ¬¦¨ q⁄¬©©¨µ¬±ª·²·«¨ ·µ¤§¬·¬²±¤¯ ·¤¬²±²°¼o¬·¶«²º¨ §·«¤··«¨µ¨ º¤¶¤ ¤¯µª¨ §¬©©¨µ¨±·¬¤·¬²± ¥¨2
º¨ ±¨ ª¨ ±∏¶²© Βασηανια Ž¨±ª©q¨·≠¬¤±§µ¨ ¤¯·¨§ª¨ ±¨ µ¤²© Αρυνδιναρια ¬¦«¤∏¬o¤±§³µ²√¨ §·«¤·Βασηανια Ž¨±ª©qº¤¶
µ¨ª¤µ§¨§¤¶¤§¬¶·¬±¦·¤±§¬¶²¯¤·¨§ª¨ ±∏¶q׫¨ ·¤¬²±²°¬¦³µ²¥¯ °¨ ²© Αρυνδιναρια αµαβιλισk¦≤¯ ∏µ¨l Ž¨±ª©qº¤¶¤¯¶²§¬¶2
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¯¨ ¦∏¯¤µ¥¬²¯²ª¼ µ¨¶¨¤µ¦«¬± ¥¤°¥²²q
Κεψ ωορδσ} •¬¦¨ o≥≥• o Αρυνδιναριαo ²¯ ¦¨∏¯¤µ¶¼¶·¨°¤·¬¦¶
竹类植物是禾本科的 t个自然类群 o广泛分布于亚洲 !拉丁美洲 !非洲受季风气候影响 !水热条件较
好的热带 !亚热带地区 o少数属种生长在温带乃至寒带地区 ∀其水平分布从南半球拉丁美洲的阿根廷南
部kwzβ≥l到北半球的库页岛kwyβ‘l ~垂直分布从平原到高山雪线 ∀竹类植物常常组成大面积竹林 o是森
林资源的重要组成部分k温太辉 ot|{vl ∀
亚洲是世界竹类植物的分布中心 o无论属种数目及在生产上的重要性都较美洲 !非洲为甚 ∀而中国
是世界上竹种资源最丰富的国家 o其属种远较世界各国为多 ∀从黄河流域到海南岛 o从东海之滨直到西
藏南部的 uw个省k区l都有竹子分布 ∀因此 o中国竹子研究的进展对世界各国 o尤其是对亚洲地区的竹
子研究具有很大的影响 ∀
竹子研究中的 t个突出问题表现在竹子的分类学研究上 o竹亚科的分类研究比其它种子植物困难 o
主要原因是竹类很少开花 o开花的植株常不正常 o开花后又多死亡 ∀而花是竹亚科分属及属以上分类等
级的主要依据k耿伯介 ot|{u ~王正平等 ot|{vl ∀us世纪 zs年代以来 o中国竹子分类学研究取得了很大
成就 o发现了不少具有重要经济和科学价值的竹子属种 o但同时 o在分类上也存在着严重的混乱和错误 ∀
竹亚科中散生竹的分布范围远较丛生竹为广 o其形态特征表现错综复杂 o属间界限连续不断 o难以划分
k陈守良等 ot|{vl o因此散生竹的分类更为混乱 ∀散生竹分类中最大的问题反映在青篱竹属分类的混乱
上k杨光耀等 ot||vl ∀青篱竹属kΑρυνδιναριαl是竹亚科散生竹类建立最早的属 o曾经是一个范围庞大 !特
征混杂的大属 o全世界先后发表为 Αρυνδιναρια的双名近 wss个 o包括美洲 !亚洲和非洲的很多竹种 ∀随
着竹子研究的深入 o美洲 !非洲和亚洲南部的青篱竹属分类上的混乱已相继被澄清 o但东亚k中国和日
本l的青篱竹属尚缺乏系统研究 ∀一段时间以来 o竹子分类研究十分活跃 o新分类群不断发表 o而且相继
建立了与青篱竹属关系十分密切的属 o如苦竹属k Πλειοβλαστυσl o矢竹属k Πσευδοσασαl o巴山木竹属k Βασ2
ηανιαl等 o这些属与青篱竹属的归并 o有的是比较自然的 o有的却导致了更大的混乱 o以致东亚有无青篱
竹属竹种分布成为东亚散生竹分类的争论焦点 ∀现代分子生物学的发展为这一问题的研究提供了新的
研究方法 o现代分子生物学方法与经典分类学研究方法的结合 o有望使这些问题得到解决 ∀最有效的研
究这些问题的方法是利用 ⁄‘„测序技术 o根据同源基因家族的进化历程来推断各属间的系统进化关
系 ∀一般系统学研究中 o基因的变异要求在所研究的分类等级中具有 x h ∗ tx h的变异k’¯ °¶·¨§ ετ αλqo
t||w ~≥·¨¨ ¯¨ ετ αλqot||w ~¬ετ αλqot||z ~t||| ~Š¨ µ°¤±² ετ αλqot|||l ∀由于缺乏对青篱竹属相关属遗传背
景的认识 o序列的选择上也有一定困难 o因此需要选择合适的研究手段首先对广义青篱竹属的各个相关
属的亲缘关系进行研究 ∀
根据竹子的分子生物学研究基础 o目前可供选择的主要为没有种属特异性 !可通用的标记技术 o如
• „°⁄和 „ƒ°k¤°³¯¬©¬¨§©µ¤ª°¨ ±·¯ ±¨ª·«³²¯¼°²µ³«¬¶°l等 ∀这些标记技术都不需要事先知道 ⁄‘„序列的
信息 o可用随机引物或人工合成的引物通过 °≤• 反应获得 ∀但如果所研究材料的亲缘关系较远 o等分
子量的扩增谱带可能并不同源 o因此这些标记技术产生的谱带不适合用来研究较高分类等级物种的亲
缘关系 o最适合的分类等级应为种下k⁄¤µ¬²ot||t ~邹喻萍 ot||xl ∀朱其慧 o尹佟明等kusss o未发表l利用
• „°⁄标记技术对青篱竹属相关属的亲缘关系进行了研究 o得到的结果较为混乱 o可能是这些竹子的亲
缘关系相对较远 o不适宜用 • „°⁄标记研究这些竹子的亲缘关系 ∀ ²²µ¨kt||xl综合了禾本科不同物种
的研究结果 o发现禾本科不同物种的基因组有相同的起源 o通过禾本科原始染色体片段的组合或重复 o
可获得禾本科不同物种的基因组 o不同的基因组形成 t个同心圆 ∀而根据国际水稻所的研究结果 o竹子
与水稻的亲缘关系是禾本科中较近的 u个分支 o水稻的分子生物学研究基础是相当雄厚的 o有许多研究
结果可直接应用到竹子的研究中来 ∀其中利用水稻的 • ƒ°探针来研究不同竹子间的亲缘关系就是 t
个非常有效的途径 ∀另 t方法是利用水稻的 ≥≥• 引物来研究不同竹子间的亲缘关系 o虽然 ≥≥• 引物有
较高的种属特异性 o但在一定的分类等级上也具有相对的保守性k何平 ot||{l o通过对水稻微卫星引物
的筛选 o有望获得与竹子通用的微卫星引物 ∀本研究利用中国科学院遗传所朱立煌研究员提供的 |w对
水稻微卫星引物 o探讨了青篱竹属相关属竹种的亲缘关系 ∀
t 材料
材料采自南京林业大学竹类植物园 o于春季采集新竹上的初展叶片 o包括矢竹k Πσευδοσασα ϕαπονιχα
矢竹属的模式种l !菲白竹kΑρυνδιναριαφορτυνειl !翠竹kΑρυνδιναρια πψγ µαεαl !大明竹k Πλειοβλαστυσ γραµινευσ
苦竹属的模式种l !斑苦竹k Πλειοβλαστυσ µαχυλατυσl !苦竹k Πλειοβλαστυσ αµαρυσl !宜兴苦竹k Πλειοβλαστυσ ψιξιν2
γενσισl !茶秆竹kΑρυνδιναρια αµαβιλισl !福建茶秆竹k Αρυνδιναρια χονϖεξαl !巴山木竹k Βασηανια φαργεσιι巴山
木竹属的模式种l ∀
u 方法
211 ∆ΝΑ提取
⁄‘„提取方法按照 ≤²∏¦«等kt||sl的方法稍加改进 ∀将 u ∗ v片叶片放入研钵中并加入液氮研磨 o
然后转入 ts °离心管中 o加入 u °≥⁄≥ ⁄‘„ 提取液≈tss °°²¯ #pt ×µ¬¶k³‹{1vl ox °°²¯ #pt ∞⁄ׄ
vw 第 v期 李淑娴等 }用水稻微卫星引物进行竹子分子系统学研究初探
k³‹{1vl oxss °°²¯#pt ‘¤≤¯ ot1x h ≥⁄≥ ovxs °°²¯#pt Β2°¨ µ¦¤³·²¨·«¤±²¯  o充分摇匀 o加入 zss ˏx °°²¯#
pt Ž„¦o充分摇匀 o冰浴 vs °¬±o{sss ≅ ª离心 ts °¬±o将上清液转入新的 ts °离心管中 o再加入 v °酚
Β氯仿ktΒtl o充分摇匀 o{sss ≅ ª离心 ts °¬±o将上清液转入新的 ts °离心管中 o加入 v °氯仿 o摇匀 o
{sss ≅ ª离心 ts °¬±o将水相转移至新的 ts °离心管中 o加入 y °无水乙醇 o轻轻摇匀 o将离心管置于
冰箱中沉淀 vs °¬±o用广口吸管将浮起的成团沉淀物吸出 o转入 t1x °离心管中 otssss ≅ ª离心 ts °¬±o
倒掉水相 o用 t °zs h乙醇冼沉淀 u次 o然后用无水乙醇冼沉淀 t次 o将离心管倒置在吸水纸上 o于空
气中干燥 o将沉淀物溶于 tss ˏ×∞中 o于 p zs ε 存贮 ∀ ⁄‘„浓度用琼脂糖凝胶比色法与标准浓度的
Κ⁄‘„比较确定 ∀
212 ∆ΝΑ扩增
⁄‘„扩增在 °∞2|yss °≤• 仪上进行 o反应体系kus ˏl组成如下 }x ±ª左右模板 ⁄‘„ o正 !反向引物各
us ³°²¯ o§„×° o§≤×° o§Š×° o§××°的量各为 uss Λ°²¯#pt ot1x ˏts倍的反应缓冲液≈tss Λ°²¯#pt ×µ¬¶2
‹≤¯ k³‹{1vl oxss °°²¯#pt Ž≤¯ ous °°²¯#pt ª≤¯ u os1st h明胶 ox1s ª#pt …≥„ ot °ª#pt א „≤¯   ot˜#
ˏpt פ´ ⁄‘„聚合酶k…Œ产品l ∀扩增条件为 }|w ε 预变性 u °¬±o接着进行 |w ε 变性 vs¶oxx ε 退火 vs
¶ozu ε 延伸 t °¬±o反应 v{个循环 o最后 zu ε 链延伸 ts °¬±o扩增产物用 v h琼脂糖凝胶电泳检测分析 ∀
213 数据收集及结果分析
竹子与水稻的基因组存在一定程度的分化 o用水稻的 ≥≥• 引物在竹子中扩增时会产生一些杂带 o
为保证扩增位点的特异性 o在位点的选择上考虑到微卫星序列的长度相对较小 o同时竹子是多年生物
种 o相应的微卫星序列长度可能比水稻基因组的长 ∀在扩增过程中我们发现 o片段长度在 wss¥³以下的
谱带具有较好的重复性 o因此仅对长度小于 wss¥³的多态谱带进行了统计 o对获得的标记按显性标记处
理 ∀利用 °’°Š∞‘∞vu软件按照 ˜°Š„法进行聚类分析 ∀聚类过程中遗传距离用下式计算k‘¨¬ot|{v ~
Ž¬°∏µ¤ot|{sl }
∆ € kt p ΙlΠΙ
Ι € ΝξψΝΞ # ΝΨ
式中 oΝξψ为 Ξ !Ψ两个个体共享标记数 ~ΝΞ !ΝΨ !Ξ !Ψ为个体所拥有的标记数 ~Ι为正规化位点共享度 ∀
v 结果与讨论
在所用的 |w对引物中 o有 wu对引物kww h l扩增出了强度不等的产物 o说明这些引物在竹子基因组
中存在对应的同源序列 ∀从中选出 t{对扩增产物较强的水稻 ≥≥• 引物用于本研究 o这些引物的序列及
在水稻基因组中的背景材料见表 t ∀这些微卫星序列分布在水稻基因组中除第 w !第 tu染色体以外的
不同染色体上 o在水稻基因组中分布相对比较均匀 ∀
竹子和水稻在进化上存在较大的分化 o水稻的微卫星引物在竹子中很难有 tss h的同源性 o因此
°≤• 反应过程中会产生一些杂带 o本研究对小于 wss ¥³的扩增谱带进行了统计分析 ∀所用的 t{对引物
共产生了 w|个分子量小于 wss ¥³的多态位点 ∀图 t所示为引物组合 {t• o{tƒ及 |t• o|tƒ的扩增结果 ∀
统计分析结果见图 u和表 u ∀可以看出 o属下分类等级的各个竹种的聚类结果与属下这几个种传
统分类学的结论比较和谐 o属下这几个种的传统分类学结果是分类学家所公认的k杨光耀等 ot||vl ∀因
此利用这种标记技术产生的数据获得的结果较为合理 o说明这种标记可用于这几个竹种亲缘关系的研
究 ∀而属间的关系从聚类图上大致可以分为 u个大类 o苦竹属k Πλειοβλαστυσl !矢竹属k Πσευδοσασαl与青篱
竹属kΑρυνδιναριαl为 t大类 o该类群又分为 v个关系较近的分支 ∀而巴山木竹属k Βασηανιαl是单独的 t
类 o与这几种竹子的亲缘关系相对较远 o这一结果与尹佟明等和杨光耀等k个人交流l利用 • „°⁄标记技
术对巴山木竹的研究结果一致 ∀从遗传距离看 o巴山木竹属作为 t个单独的属是成立的 ∀
ww 林 业 科 学 v{卷
表 1 本研究所用 ≥≥• 引物的序列及其在水稻基因组中的背景材料
Ταβ .1 Τηεσεθυενχε οφτηε ΣΣΡ πριµερσ αδοπτεδ ιν τηεστυδψ ανδ τηειρ βαχκγρουνδ χορρεσπονδινγ ιν ριχε γενοµε
名称
‘¤°¨
相对应的位点
≤²µµ¨¶³²±§¬±ª ²¯¦¬
相对应的克隆
≤²µµ¨¶³²±§¬±ª¦¯²±¨
染色体来源
≥²∏µ¦¨ ²©¦«µ²°²¶²°¨
引物序列
≥¨´ ∏¨±¦¨ ²©³µ¬° µ¨
在水稻基因组中
扩增片段大小
≥¬½¨ ²©¤°³¯¬©¬¨§¶¨ª° ±¨·¶
¬±µ¬¦¨ ª¨ ±²° k¨¥³l
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在传统的分类学研究中 o一般认为巴山木竹k Βασηανια φαργεσιιl与苦竹属k Πλειοβλαστυσl亲缘关系较
近 o有的学者则认为巴山木竹应归入苦竹属中 o本研究结果显示巴山木竹属k Βασηανιαl与苦竹属k Πλειο2
βλαστυσl类群的关系比矢竹属k Πσευδοσασαl !青篱竹属kΑρυνδιναριαl有更近的遗传距离 o但相对于这两个类
群而言 o巴山木竹属是 t 个有明显差别的类群 ∀如果将聚类结果的第 t 和第 u 类群≈包括矢竹属
k Πσευδοσασδl !苦竹属k Πλειοβλαστυσl 归并到青篱竹属中 o巴山木竹属能否归并及其在竹子分类系统中的
位置需要进一步的研究和探讨 ∀
在传统的竹子分类研究中 o茶秆竹k Αρυνδιναρια αµαβιλιισl的去向一直是争论的热点 o中外竹类分类
学者有主张将茶秆竹归入青篱竹属kΑρυνδιναριαl的 o有主张归入矢竹属k Πσευδοσασαl的 o陈守良等kt|{vl
利用数量分类方法得到茶秆竹与矢竹关系较近 o得出茶秆竹应归入矢竹属的结论 ∀王正平等kt|{sl也
认为茶秆竹应并入矢竹属 ∀本研究结果显示茶秆竹 !福建茶秆竹是与矢竹属 !苦竹属平行的 t个类群 o
而且矢竹与 Αρυνδιναρια属的菲白竹 !翠竹 !苦竹属竹种的关系比其与茶秆竹的关系更近 ∀由表 u看出 o
矢竹与茶秆竹的 ‘¨¬χ¶遗传距离为 s1wuyt o显示两者存在较大程度的分化 ∀由于本研究中未采到青篱竹
xw 第 v期 李淑娴等 }用水稻微卫星引物进行竹子分子系统学研究初探
属的模式种 o因此对茶秆竹的归属还不能下定论 ∀中国的茶秆竹与日本的矢竹存在较大的遗传差异 o本
研究结果显示 o以苦竹属作为参照来看 o将其归入矢竹属是不妥当的 ∀因此 o本研究不支持陈守良
kt|{vl !王正平等kt|{sl的观点 ∀
图 t 引物组合 {t• o{tƒk¤l及 |t• o|tƒk¥l对竹子 ⁄‘„的扩增谱带
ƒ¬ªqt ׫¨ ¤°³¯¬©¬¦¤·¬²±µ¨¶∏¯·¶¬±·«¨ ¶·∏§¬¨§¥¤°¥²²¥¼ ³µ¬°¨ µ¦²°¥¬±¤·¬²±¶²©{t• o{tƒk¤l ¤±§|t• o|tƒk¥l
t ∗ ts分别为矢竹k Πσευδοσασαϕαπονιχαl !菲白竹k Αρυνδιναρια φορτυνειl !翠竹k Αρυνδιναρια πψγ µαεαl !大明竹k Πλειοβλαστυσ γραµινευσl !斑苦竹
k Πλειοβλαστυσ µαχυλατυσl !苦竹k Πλειοβλαστυσ αµαρυσl !宜兴苦竹k Πλειοβλαστυσ ψιξινγενσισl !茶秆竹k Αρυνδιναρια αµαβιλιισl !福建茶秆竹k Αρυνδι2
ναρια χονϖεξαl !巴山木竹k Βασηανια φαργεσιιl ∀ / p 0为未加模板的对照 ∀  为分子量标记 ∀ ‘²qt ∗ ts ¤µ¨ Πσευδοσασαϕαπονιχα !Αρυνδιναρια
φορτυνει !Αρυνδιναρια πψγ µαεα !Πλειοβλαστυσ γραµινευσ! Πλειοβλαστυσ µαχυλατυσ! Πλειοβλαστυσ αµαρυσ! Πλειοβλαστυσ ψιξινγενσισ!Αρυνδιναρια αµαβιλιισ!
Αρυνδιναρια χονϖεξα !Βασηανια φαργεσιι q/ p 0¬¶·«¨ ¦²±·µ¤¶·º¬·«²∏·⁄‘„ q ¬¶°²¯ ¦¨∏¯¤µº ¬¨ª«·°¤µ®¨µq
竹子特殊的开花习性使其分类远较有花植物其它类群困难 o属的分类尤其如此 ∀竹子花果标本不
易采到 o迫使研究者把目光转向营养体 o试图另辟蹊径以弥补这一不足 ∀本世纪以来 o竹类植物营养体
的多学科研究已经取得了大量成果 o部分已用于系统分类 ∀但由于不同研究者对建立分类等级 o特别是
属的标准取舍不一 o造成一些属的分合之争旷久不休k杨光耀等 ot||vl ∀自然界中生物类群之间的形态
差异是客观存在的 o它们不可能是完全同一的 ∀系统分类的研究不仅仅依据某一形态特征的差异 o更重
要的是所依据的形态差异应具有演化意义 o因此仅仅依据营养体性状进行研究具有很大的局限性 ∀现
代生物学的发展为这一问题的研究提供了更有效的方法 o其中根据在进化上有同源性的同源基因家族
的进化关系推断各竹种间的系统关系是最有效的方法 ∀仅根据本研究结果对青篱竹属分类上的疑问还
不能给出确切答案 o因为种 !属所跨越的遗传距离并没有确切的量的概念 o但本研究为从不同层面研究
这几种竹子的亲缘关系提供了 t个新的方向 o同时为这几个竹子系统学研究过程中合适序列片段的选
择提供了借鉴 ∀
yw 林 业 科 学 v{卷
|y巴山木竹 Βασηανια φαργεσιι
{
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w茶秆竹 Αρυνδιναρια αµαβιλιισ
|福建茶秆竹 Αρυνδιναρια χονϖεξα
z
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v大明竹 Πλειοβλαστυσ γραµινευσ
ts斑苦竹 Πλειοβλαστυσ µαχυλατυσ
u
x苦竹 Πλειοβλαστυσ αµαρυσ
{宜兴苦竹 Πλειοβλαστυσ ψιξινγενσισ
w
t矢竹 Πσευδοσασαϕαπονιχα
t
u菲白竹 Αρυνδιναρια φουτυνει
z翠竹 Αρυνδιναρια πψγ µαε
图 u °’°Š∞‘vu软件生成的各竹种聚类结果图
ƒ¬ªqu ׫¨ §¨±§µ²ªµ¤° ³µ²§∏¦¨§¥¼ °’°Š∞‘vu ¶²©·º¤µ¨ ©²µ√¤µ¬²∏¶¥¤°¥²²¶³¨¦¬¨¶
表 2 各竹种间的 Νειχσ基因共享度(上三角)和遗传距离(下三角)
Ταβ .2 Νειχσ γενιχ ιδεντιτψ(αβοϖε διαγοναλ) ανδ γενετιχ διστανχε (βελοω διαγοναλ)
Œ⁄ t u v w x y z { | ts
t 3333 s1{tyv s1zvwz s1yxvt s1yzvx s1wy|w s1zzxx s1ztwv s1xztw s1ztwv
u s1usu| 3333 s1zxxt s1yvuz s1zzxx s1xvsy s1{vyz s1y|v| s1x|t{ s1zvwz
v s1vs{v s1u{s| 3333 s1yzvx s1zvwz s1w{|{ s1yzvx s1zzxx s1yvuz s1{tyv
w s1wuyt s1wxz{ s1v|xv 3333 s1xztw s1w{|{ s1yzvx s1y|v| s1ztwv s1y|v|
x s1v|xv s1uxwu s1vs{v s1xx|y 3333 s1xxts s1y|v| s1{vyz s1yxvt s1zxxt
y s1zxyv s1yvvz s1ztv{ s1ztv{ s1x|ys 3333 s1w{|{ s1wu{y s1ww|s s1x|t{
z s1uxwu s1tz{u s1v|xv s1v|xv s1vyxx s1ztv{ 3333 s1yxvt s1yvuz s1y|v|
{ s1vvyx s1vyxx s1uxwu s1vyxx s1tz{u s1{wzv s1wuyt 3333 s1zvwz s1z|x|
| s1xx|y s1xuwx s1wxz{ s1vvyx s1wuyt s1{ss{ s1wxz{ s1vs{v 3333 s1y|v|
ts s1vvyx s1vs{v s1usu| s1vyxx s1u{s| s1xuwx s1vyxx s1uu{v s1vyxx 3333
与 • „°⁄标记不同 o本研究使用了水稻的微卫星序列进行研究 o由于两者在进化上存在较近的关
系 o所以这些引物在对竹子的研究中有一定的适用性 ∀但我们无法确定相应的特异 °≤• 产物 o只能根
据扩增产物的重复性和微卫星片段的大小划定大致的范围 o因此还需通过测序进一步验证这些谱带的
同源性 ∀但本研究中关系明确种k如苦竹属l亲缘关系的验证 o说明这种方法还是有效的 ∀本研究为竹
子的研究指明了 t个很好的方向 o利用水稻分子生物学的研究成果进行竹子相关领域的研究将是 t个
极富成果的研究方向 ∀在植物系统发育研究过程中 o通常采用的基因位点包括叶绿体基因组的 ty≥
µ• ‘„ ouv≥ µ• ‘„ o³¶¥„ o³¶¥⁄o³¶¤…o³¶¥≤ o³¶¤„ oµ¥¦o¤·³…o±§«„ o¤·³„ o±§«⁄oµ³²…oµ³²≤Œoµ³²„ o±§«ƒ oµ³²≤u o
°¤·Ž基因等k汪小全等 ot||zl ∀叶绿体基因组的内含子kŒ±·µ²±l区和基因间隔区kŒ±·¨µª¨±¬¦¶³¤¦¨µ¶oŒŠ≥l
比编码区存在更多的变异kפ¥¨µ¯¨·ετ αλqot||t ~⁄¨ °¨ ¶∏µ¨ ετ αλqot||x ~°¨ µ¨½§¨ ¤¯ •²¶¤ ετ αλqot||xl o这些
⁄‘„区段在植物的系统发育研究中应用也较为广泛 ∀另外 o核基因组 Œ×≥区序列在植物的系统发育方
面也有较广泛的应用 ∀孙晔等k私人交流 o未发表l利用具有中等进化速率的 ±§«基因对竹子的系统发
育进行研究 o结果发现不同竹种在该基因序列上存在较小的差异 o不能提供足够的系统发育信息 ∀本研
究的结果表明青篱竹属相关属除巴山木竹属外 o其余属亲缘关系相对较近 o因此在这些属的系统学研究
中 o在序列的选择上应选择那些进化速率较快的基因序列 ∀上述基因位点中 o°¤·Ž基因 !叶绿体基因组
zw 第 v期 李淑娴等 }用水稻微卫星引物进行竹子分子系统学研究初探
的内含子k如·µ±¬±·µ²±l !叶绿体基因基因间隔区k如µ³tvv2³¶¤2·µ±°基因间隔区l及核基因组µ⁄‘„的 Œ×≥
区有较快的进化速率 o所以在青篱竹属相关属的系统学研究中 o应从这些基因位点中进行选择 ∀
本研究所采用的方法并不是严格意义上的 ≥≥• 标记技术 o而是利用水稻的 ≥≥• 引物在水稻基因组
中进行随机扩增 o这一方法对比于 • „°⁄标记在两个方面提高了扩增谱带的特异性 ot是引物序列较
长 ou是与竹子基因组存在一定的同源性 ∀根据近缘种的聚类结果可以看出 o这一方法适用于青篱竹属
相关属亲缘关系的研究 ∀但要获得更可靠的研究结果 o还需要对可能的微卫星扩增谱带进行测序验证 ∀
但开发微卫星引物的成本较高 o因此本研究也给出了一个在竹子中开发 ≥≥• 的新途径 ∀另外 ≥≥• 标记
是共显性的 o本研究将在竹子中获得的可能的微卫星序列作为显性标记进行处理 o由于不是将该标记作
为群体遗传分析的手段 o如基因频率和等位基因数的估算等 o仅是用于作为聚类分析的数据来源 o所以
这一处理对本研究的结果影响较小 ∀综上所述 o本研究的结果是比较可靠的 ∀
参 考 文 献
陈守良 o徐克学 o盛国英 q中国散生竹的数量分类和分类等级的探讨 q植物分类学报 ot|{v outkul }ttv ∗ tt|
耿伯介 q世界竹亚科各属的考订 q竹子研究汇刊 ot|{u otktl }t ∗ t|
何 平 q真核生物中的微卫星及应用 q遗传 ot||{ ouskwl }wu ∗ wz
王正平 o叶光汉 q关于我国散生竹的分类问题 q植物分类学报 ot|{s o{kvl }u{v ∗ u|s
汪小全 o洪德元 q植物分子系统学近五年的研究进展概况 q植物分类学报 ot||z ovxkxl }wyx ∗ w{s
温太辉 q论竹类起源 q竹子研究汇刊 ot|{v ouktl }t ∗ {
杨光耀 o赵奇僧 q中国青篱竹属的整理 q竹子研究汇刊 ot||v otukwl }t ∗ z
邹喻萍 q• „°⁄分子标记简介 q生物多样性 ot||x ovkul }tsw ∗ ts{
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