全 文 ：园艺学报，2016，43 (2)：307–319.
Acta Horticulturae Sinica
doi：10.16420/j.issn.0513-353x.2015-0758；http：//www. ahs. ac. cn 307
收稿日期：2015–12–28；修回日期：2016–02–18
基金项目：国家自然科学基金项目（31501800，31572156）；国家公益性行业（农业）科研专项（201203071）；中国农业科学院科技创
新工程项目（CAAS-ASTIP-IVFCAAS）；国家‘863’计划项目（2011AA10020703）
* 共同第一作者
** 通信作者 Author for correspondence（E-mail：zeng_xiuli2004@aliyun.com；zhangxiuxin@caas.cn）
牡丹 5 个管家基因的克隆及其在系统进化分析
中的应用
杨 勇 1,2，王顺利 1,*，薛璟祺 1，任秀霞 1，李丹丹 1，杨若雯 1，曾秀丽 3,**，
张秀新 1,**
（1 中国农业科学院蔬菜花卉研究所，农业部园艺作物生物学与种质创制重点实验室，北京 100081；2四川农业大学
玉米研究所，农业部西南玉米生物学与遗传育种重点实验室，成都 611130；3 西藏自治区农牧科学院蔬菜研究所，
拉萨 850030）
摘 要：利用 RT-PCR 技术从牡丹组 7 个野生种和 1 个栽培种中分别克隆得到泛素延伸蛋白基因
（ubiquitin，UBI）、素环蛋白基因（cyclophilin，CYP）、肌动蛋白基因（Actin）、葡萄糖六磷酸脱氢酶基
因（glucose-6-phosphate 1-dehydrogenase，G6PD）和 β–微管蛋白基因（beta-tubulin，TUB）等 5 个管家
基因的编码序列（coding sequence，CDS）。序列比对分析发现，5 个管家基因序列均相对保守，其在牡丹
7 个野生种和 1 个栽培种中的保守性在 99.04% ~ 99.69%。利用 5 个管家基因分别构建了其在牡丹组 8 份
材料中的系统进化树。5 个系统进化树均将 8 份材料分成两组，即革质花盘亚组和肉质花盘亚组；由于 5
个管家基因核苷酸序列各自的保守性不同，在区分亚组成员间略有差异。综合分析 5 个管家基因构建的
系统进化树可知，杨山牡丹（Paeonia ostii）和栽培牡丹（P. suffruticosa‘Luoyanghong’）常聚为一支，
二者亲缘关系较近，因而推测杨山牡丹可能参与了栽培牡丹的形成；紫斑牡丹（P. rockii）和四川牡丹（P.
decomposita）一直聚为一支，推测二者亲缘关系较近；黄牡丹（P. lutea）和紫牡丹（P. delavayi）一直聚
为一支，推测这二者亲缘关系较近。狭叶牡丹（P. potaninii）与黄牡丹和紫牡丹分化较早，结合前人研究
结果建议将狭叶牡丹作为一个独立的种。
关键词：牡丹；管家基因；系统发生；进化
中图分类号：S 685.11 文献标志码：A 文章编号：0513-353X（2016）02-0307-13

Cloning of Five House-keeping Genes and Their Application in
Phylogenetic Analysis of Tree Peony
YANG Yong1,2，WANG Shun-li1,*，XUE Jing-qi1，REN Xiu-xia1，LI Dan-dan1，YANG Ruo-wen1，ZENG
Xiu-li3,**，and ZHANG Xiu-xin1,**
（1Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Horticultural Crops，Ministry of Agriculture，P. R. China，
Institute of Vegetables and Flowers，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081，China；2Key Laboratory
of Biology and Genetic Improvement of Maize in Southwest Region，Ministry of Agriculture，P. R. China，Maize Research
Institute of Sichuan Agricultural University，Chengdu 611130，China；3Institute of Vegetables of Tibet Academy，Agricultural
and Animal Husbandry Sciences，Lhasa 850032，China）

Yang Yong，Wang Shun-li，Xue Jing-qi，Ren Xiu-xia，Li Dan-dan，Yang Ruo-wen，Zeng Xiu-li，Zhang Xiu-xin.
Cloning of five house-keeping genes and their application in phylogenetic analysis of tree peony.
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Abstract：Coding sequences（CDS）of five house-keeping genes i.e. Ubiquitin（UBI），Cyclophilin
（CYP），Actin，Glucose-6-phosphate 1-dehydrogenase（G6PD）and Beta-tubulin（TUB）were obtained
by Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction（RT-PCR）from 7 wild and 1 cultivated tree peonies.
Sequence comparative analysis demonstrated that nucleotide sequences of five genes were relatively
conservative and the similarity of nucleotide sequences was about 99.04% to 99.69%. Furthermore，5
phylogenetic trees were constructed by using nucleotide sequences of these house-keeping genes from the
8 tree peonies. The phylogenetic tree analysis results showed that the 8 tree peonies could be clearly
divided into two groups，viz. subsect. Vagiantae and Delavayanae. While each phylogenetic relationship
of wild species in different sect. had a few differences，because of the degree of conservatism from 5 kinds
of house-keeping genes. Considering to the five phylogenetic trees，it was found that Paeonia ostii and P.
suffruticosa always cluster together. And these results indicated that there was close relationship between
P. ostii and P. suffruticosa and it was deduced that P. ostii may take part in the origin of tree peony
cultivars. In addition，P. rockii and P. decomposita was always clustered together，and it was demonstrated
that the relationship between P. rockii and P. decomposita was very close；P. lutea and P. delavayi was
always clustered together，and it was demonstrated that their relationship was also close. P. potaninii
divergence time is earlier than P. lutea and P. delavayi. According to previous phylogenetic relationships
of P. potaninii，P. lutea and P. delavayi，we recommend P. potaninii as a separate species.
Key words：tree peony；house-keeping gene；phylogeny；evolution

自 Andrews（1804）首次对牡丹（Paeonia suffruticosa Andrews）命名后，芍药科（Paeoniaceae）
芍药属（Paeonia）牡丹组（sect. Moutan）的野生种相继被发现定名。牡丹组共包括 9 个野生种，
均原产于中国（李嘉珏，2011）。根据花盘革质或者肉质，又可将牡丹组分为革质花盘亚组 subsect.
Vaginatae 和肉质花盘亚组 subsect. Delavayanae（Stern，1946）。革质花盘亚组包括牡丹 P. suffruticosa、
矮牡丹P. jishanensis、卵叶牡丹P. qiui、杨山牡丹P. ostii、紫斑牡丹P. rockii和四川牡丹P. decomposita；
肉质花盘亚组包括黄牡丹 P. lutea、紫牡丹 P. delavayi、狭叶牡丹 P. potaninii 和大花黄牡丹 P. ludlowii
（李嘉珏，2011），这与洪德元和潘开玉（1999）的分类标准略有不同。Hong 等（1998）认为肉质
花盘亚组中应将黄牡丹、紫牡丹和狭叶牡丹定义为滇牡丹复合体 P. delavayi complex，之后通过野生
调查和试验又提出革质花盘亚组的野生种还应包括中原牡丹 P. cathayana（Hong & Pan，2007）和圆
裂叶四川牡丹 P. rotundiloba（Hong，2011）。围绕牡丹组亲缘关系，许多学者做了大量的研究工作，
但利用不同的试验方法获得的牡丹组野生种亲缘关系并不完全一致，尤其是矮牡丹、卵叶牡丹、杨
山牡丹和紫斑牡丹等种的亲缘关系还存在较大争议（于玲 等，1998；袁涛和王莲英，1999；Tank &
Sang，2001；林启冰 等，2004；Zhou et al，2014）。关于栽培牡丹起源问题，李嘉珏（1998）认为
是“多地、多元”起源，至少 3 个野生种参与了栽培牡丹的形成，然而目前究竟多少野生种参与了
栽培牡丹的形成尚不清楚（孟丽和郑国生，2004；Yuan et al.，2014；Zhou et al.，2014）。因此进一
步研究牡丹组系统进化关系对于研究肉质花盘亚组中种的分类以及揭示中国栽培牡丹起源具有重要
的理论指导意义。
管家基因是所有细胞中均要表达的一类基因，其编码蛋白大部分是生命活动所必需的酶、辅酶
或关键性的基因调控蛋白，功能较为保守，在不同的物种中行使的功能也相似（Huggett et al.，2005；
Gutierrez et al.，2008）。管家基因表达水平受环境影响较小，一直被用作研究目标基因表达的内参基
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因和生物系统进化分析。在系统进化分析方面主要是根据管家基因在编码蛋白质过程中主要受到维
持氨基酸序列的保守性的限制，其固有遗传密码子简并性使得 DNA 序列可以发生较多替换而不改
变氨基酸序列（Kasai et al.，1998）。目前管家基因已经广泛用在微生物的种间区分鉴定及属下进化
关系研究（Cai et al.，2007；Delorme et al.，2010；Picozzi et al.，2010），但利用管家基因研究牡丹
系统进化关系还未见到相关报道。
本研究中以牡丹栽培种‘洛阳红’（P. suffruticosa‘Luoyanghong’）为试验材料，利用 RT-PCR
技术，克隆得到了泛素延伸蛋白基因（ubiquitin，UBI）、素环蛋白基因（cyclophilin，CYP）、肌动
蛋白基因（Actin）、葡萄糖六磷酸脱氢酶基因（glucose-6-phosphate 1-dehydrogenase，G6PD）和
β–微管蛋白基因（beta-tubulin，TUB）；随后在杨山牡丹、紫斑牡丹、四川牡丹、黄牡丹、紫牡丹、
狭叶牡丹和大花黄牡丹中分别克隆得到以上 5 个基因同源的 CDS 序列；接着对获得的管家基因进行
序列分析；最后利用 5 个管家基因分别构建了 5 个系统进化树，探讨了牡丹组的系统进化关系。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验所用 5 年生牡丹组 7 个野生种和一个栽培种‘洛阳红’（杨山牡丹引种自河南省洛阳市，
紫斑牡丹引种自湖北省十堰市，四川牡丹引种自四川省阿坝藏族羌族自治州，狭叶牡丹引种自四川
省甘孜藏族自治州，黄牡丹引种自云南省昆明市，紫牡丹引种自云南省丽江市，大花黄牡丹引种自
西藏自治区林芝地区，‘洛阳红’引种自山东省菏泽市）保存于中国农业科学院蔬菜花卉研究所牡
丹资源圃内。
2015 年 3 月分别取各试验材料幼嫩叶片，经液氮速冻后保存于–80 ℃冰箱备用。
大肠杆菌感受态细胞 Trans1-T1 和质粒载体 pEASY-Blunt 购自北京全式金生物技术有限公司；
总 RNA 提取试剂盒和第 1 条链 cDNA 合成试剂盒购自天根生化科技（北京）有限公司；引物由生
工生物工程（上海）股份有限公司合成；基因测序由北京六合华大基因科技股份有限公司完成；DNA
聚合酶、Taq 酶购自 TaKaRa 公司。PCR 产物回收试剂盒购自上海捷瑞生物工程有限公司。
1.2 RNA 提取和 cDNA 的合成
叶片总 RNA 提取使用天根生化科技（北京）有限公司多糖多酚植物总 RNA 提取试剂盒，并采
用该公司 cDNA 第 1 条链合成试剂盒进行第 1 条链的合成。
1.3 引物设计及 PCR 反应体系
根据本实验室已经得到 UBI、CYP、Actin、G6PD 和 TUB 的 5′和 3′的部分序列以及已经发表的
以上 5 个基因的序列，利用 Primer 5.0 分别设计了可以扩增 PsUBI、PsTUB、PsActin、PsG6PD 和
PsCYP 完整 CDS 区的正反向引物（表 1）。以上述反转录的 cDNA 为模板进行 PCR 扩增。PCR 反应
体系为 30 μL：PrimSTAR Max 15 μL，Primer-F 1 μL，Primer-R 1 μL，模板 cDNA 1 μL，ddH2O 12 μL。
反应条件：94 ℃预变性 4 min；94 ℃变性 10 s，55 ℃退火 15 s，72 ℃延伸 30 s，35 个循环；最后
72 ℃延伸 10 min。
1.4 序列分析与系统进化树的构建
cDNA 序列翻译、氨基酸序列比对和系统进化树构建的具体方法参照刘传娇等（2014）的；SNPs
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分析参考 Wang 等（2013）的方法。

表 1 牡丹管家基因克隆的引物
Table 1 Primers used for amplification of house-keeping genes in tree peony
引物
Primer
序列
Sequence（5′–3′）
序列长度/bp
Sequence length
退火温度/℃
Annealing temperature
UBI-F ATGGCTTCGAAGCGTATTTTG 447 56.0
UBI-R TCATCCCATAGCATACTTTTGTGTC
CYP-F CCCCATAGTAATTGACGAA 519 55.0
CYP-R CAAAGTAGGACCCGAAACC
Actin-F ATGGCTGAGGAGGATATTC 1 131 57.5
Actin-R TCAGAAGCACTTCCGGTGAAC
G6PD-F GTAGCGAAAACAACCCTTAT 1 542 53.0
G6PD-R CATAGTAACATGCCCATCA
TUB-F ATCAACCTCCAAACCCTAT 1 353 55.0
TUB-R TTTCACCCCTCGTAAACC

2 结果与分析
2.1 管家基因的克隆与保守区结构分析
以栽培牡丹‘洛阳红’幼嫩叶片的 cDNA 为模板，克隆得到了 UBI、CYP、Actin、G6PD 和 TUB
等 5 个基因的 CDS 序列，其序列长度在 447 ~ 1 542 bp 之间，PCR 产物在琼脂糖凝胶电泳上的分离
结果见图 1。


图 1 栽培牡丹‘洛阳红’中 5 个管家基因 PCR 产物的琼脂糖凝胶电泳图
Fig. 1 PCR amplification result on agarose gel of 5 house-keeping genes
in Paeonia suffruticosa‘Luoyanghong’


对克隆得到的 5 个牡丹管家基因在 NCBI 上进行了核苷酸和氨基酸比对分析，5 个管家基因核
苷酸序列与其对应序列相似性高的前 20 个物种的相似性均在 80%以上；氨基酸序列与其对应序列
相似性高的前 20 个物种相似性在 84.5%以上。利用可可（Theobroma cacao）、甜橙（Citrus sinensis）、
烟草（Nicotiana sylvestris）、大豆（Glycine max）和拟南芥（Arabidopsis thaliana）等 5 个物种编码
的典型管家基因氨基酸序列与牡丹编码的管家基因的氨基酸序列进行比对和结构特征分析，分析发
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现它们之间相似性很高（UBI 的相似性为 97.86%，CYP 为 88.65%，Actin 为 98.86%，G6PD 为 89.43%，
TUB 为 95.99%），不同物种间仅少数氨基酸位置发生突变，推测管家基因的高度保守性可能与其参
与生物体基本功能密切相关。
以‘洛阳红’中克隆得到的管家基因为例，探讨其序列比对与结构特征。UBI 基因 CDS 序列长
度和结构特征与与刘传娇等（2015）克隆的 UBI 一致。CYP 基因 CDS 长度为 519 bp，编码 172 个
氨基酸。CYP 核苷酸比对分析发现，其核苷酸序列与绿豆（Viqnaradiata）的 CYP1 的相似性最高。
氨基酸序列保守区分析（图 2）显示，CYP 包含 1 个保守区 cyclophilin（4 ~ 169）。该保守区包含 6
个活性位点（active site cycsteine），即组氨酸活性位点（61）、精氨酸活性位点（62）、苯丙氨酸活
性位点（67、120）、谷氨酸活性位点（118）和色氨酸活性位点（128）。

















图 2 牡丹管家基因 CYP 推导的氨基酸序列与其他 5 个物种对应的氨基酸序列的多序列比对
竖直线条和黑色箭头标注的区域为保守区，▼表示活性位点。
Fig. 2 Alignments of amino acid sequences of house-keeping gene CYP with corresponding amino acid sequences from other 5 plants
The region labeled by vertical lines and black arrows indicates conserved region，
the black del indicates active site cycsteine.


Actin 基因 CDS 长度为 1 131 bp，编码 376 个氨基酸。其推导的氨基酸序列包含 1 个 NBD-sugar-
kinase-HSP70-actin（9 ~ 182）保守区，保守区内包含 1 个核苷酸结合位点区（nucleotide binding site，
NBS），核苷酸结合位点区包含 11 个结合位点残基（NBS residues）（图 3）。
G6PD 基因 CDS 长度为 1 542 bp，编码 513 个氨基酸。其氨基酸序列保守性分析发现，G6PD
包含两个保守区：G6PD-N（31 ~ 219）和 G6PD-C（221 ~ 505），第 1 个保守区包含 3 个半胱氨酸残
基，Rossman 折叠（Rossman fold）、活性位点（active site）、NADP+结合位点（NADP+ binding site）；
第 2 个保守区包含 1 个半胱氨酸残基（图 4）。


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图 3 牡丹管家基因 Actin 推导的氨基酸序列与其他 5 个物种对应的氨基酸序列的多序列比对
竖直线条和黑色箭头标注的区域为保守区，* 表示结合位点残基。
Fig. 3 Alignments of amino acid sequences of house-keeping gene Actin with corresponding amino acid sequences from other 5 plants
The region labeled by vertical lines and black arrows indicates conserved region，asterisk indicates nucleotide binding site residue.


TUB 基因 CDS 长度为 1 353 bp，编码 451 个氨基酸。核苷酸序列比对结果显示，核苷酸序列与
可可（Theobroma cacao）的 tubulin beta-1 相似度最高，推导的氨基酸序列包含两个保守区，即 Tubulin-
FtsZ-Cetz-like（2 ~ 430）和 Tubulin（51 ~ 248）。在第 1 个保守区内含有 1 个 NBS，包含 14 个活性
位点残基，16 个紫杉醇结合腔位点残基（Taxol binding site residues），9 个 α/β 结构域接口残基
（alpha/beta domain interface residues），19 个 α 结构域接口残基（alpha domain interface residues），
具体结构特征如图 5 所示。

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图 4 牡丹管家基因 G6PD 推导的氨基酸序列与其他 5 个物种对应的氨基酸序列的多序列比对
竖直线条和黑色箭头标注的区域为保守区，★表示半胱氨酸残基。
Fig. 4 Alignments of amino acid sequences of house-keeping gene G6PD with corresponding
amino acid sequences from other 5 plants
The region labeled by vertical lines and black arrows indicates conserved region，
the black pentagram indicates cysteine residue.

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图 5 牡丹管家 TUB 基因推导的氨基酸序列与其他 5 个物种对应的氨基酸序列的多序列比对
竖直线条和黑色箭头标注的区域为保守区，* 表示结合位点残基，▲ 表示 α 结构域接口残基，
● 表示 α/β 结构域接口残基，◆ 表示紫杉醇结合腔位点残基。
Fig. 5 Alignments of amino acid sequences of house-keeping gene TUB with corresponding amino acid sequences from other 5 plants
The region labeled by vertical lines and black arrows indicates conserved region，asterisk indicates nucleotide binding site residue，
the black triangle indicates α domain interface residue，the circular indicates α/β domain interface residue，
the rhombus indicates Taxol binding site residue.

2.2 牡丹材料编码管家基因的 SNPs 分析
采用同源克隆的方法从杨山牡丹、紫斑牡丹、四川牡丹、黄牡丹、紫牡丹、狭叶牡丹和大花黄
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牡丹中克隆得到以上 5 个管家基因的同源序列。进一步比较分析发现，7 个野生种编码的 5 种内参
基因大小和序列结构与栽培种‘洛阳红’一致。随后对 8 份牡丹材料编码基因进行了单核苷酸序列
多态性（single nucleotide polymorphism，SNPs）分析。UBI 核苷酸序列不包含 SNP，仅有 5 个突变
位点，且均为无义突变，8 份材料中核苷酸序列的相似性为 99.55%。如表 2 所示，CYP 核苷酸序列
有 4 个 SNP（全为转换），都是无义突变，8 份材料中基因序列相似性为 99.04%。Actin 含有 11 个
SNP（全为转换），10 处为无义突变，1 处错义突变[异亮氨酸（I）突变为苏氨酸（T）]，相似性为
99.24%）。G6PD 核苷酸序列包含 6 个 SNP（3 处转换，3 处颠换），全为无义突变，相似性为 99.69%。
TUB 含有 4 个 SNP（全为转换），4 个 SNP 中有 3 个为无义突变，1 个为酪氨酸突变为半胱氨酸，
核苷酸序列相似性为 99.30%。综上可以看出，本研究中的牡丹组成员之间 5 种管家基因的相似度非
常高（大于 99%），且大部分核苷酸的突变位点是三联密码子的第 3 位，未导致对应的氨基酸发生
改变。

表 2 牡丹组 8 份材料中 5 个管家基因的 SNP 位点
Table 2 SNPs of 5 house-keeping genes in 8 materials of sect. Moutan
CYP Actin 物种
Species 57 153 156 237 330 336 423 513 527 540 672 684 699
牡丹 P. suffruticosa G G C T C C C C T T C G C
黄牡丹 P. lutea G G T C C T C C T T C G C
紫牡丹 P. delavayi G G C T T C C C T T C G C
狭叶牡丹 P. potaninii G G C T C C C C C C T G T
大花黄牡丹
P. ludlowii
A A C T C C T C T T C A C
杨山牡丹 P. ostii G G C T C C C T T T C G C
四川牡丹
P. decompotisa
G G C T C C C C T T C G C
紫斑牡丹 P. rockii G G C T C C C C T T C G C
Actin G6PD TUB 物种
Species 831 854 363 708 1 146 1 242 1 395 1 530 15 873 1 155 1 343
牡丹 P. suffruticosa A A T T G T G T G G T A
黄牡丹 P. lutea A G A T G T A T G G T A
紫牡丹 P. delavayi A A A T A T G A G G C A
狭叶牡丹 P. potaninii A A A T G T G T G G T A
大花黄牡丹
P. ludlowii
G A A A G C G T A A T A
杨山牡丹 P. ostii A A A T G T G T G G T A
四川牡丹
P. decompotisa
A A A T G T G T G G T A
紫斑牡丹 P. rockii A A A T G T G T G G T G

2.3 牡丹组中 8 个材料的系统进化分析
系统进化分析表明：5 个进化树均将 8 份材料聚为相同两支，栽培牡丹、杨山牡丹、紫斑牡丹
和四川牡丹为一支，黄牡丹、紫牡丹、狭叶牡丹和大花黄牡丹为一支，该聚类结果符合革质花盘亚
组和肉质花盘亚组的分类标准；但因各个管家基因保守程度存在差异（UBI 为 99.55%，CYP 为
99.04%，Actin 为 99.24%，G6PD 为 99.69%，TUB 为 99.30%），所构建的进化树又有差异（图 6）。
由于 UBI 序列在牡丹组 8 份材料中的相似度极高，聚类结果仅显示革质花盘亚组中栽培牡丹和
杨山牡丹、四川牡丹和紫斑牡丹亲缘关系较近，肉质花盘亚组 4 个种直接聚为一支（图 6，UBI）。
CYP 基因的革质花盘亚组聚类结果与 UBI 相似，然而肉质花盘亚组中可以较好将 4 个牡丹野生种区
分，黄牡丹和紫牡丹最先聚为一支，后与狭叶牡丹聚为一支，最后与大花黄牡丹聚类（图 6，CYP）。
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图 6 基于 5 个管家基因序列构建的牡丹组 1 个栽培种和 7 个野生种的系统进化树
图中数字为 Bootstrap 值，1 000 次重复。
Fig. 6 Five phylogenetic trees were constructed by using 5 house-keeping genes homologous sequences
in one cultivated and 7 wild tree peonies
Numbers on the tree represented bootstrap values，1 000 replicates.
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Actin 基因的肉质花盘亚组聚类结果与 CYP 基因相似，且在革质花盘亚组一支则能将 4 个种完全区
分，栽培牡丹和杨山牡丹最先聚为一支，后与紫斑牡丹聚类，最后和四川牡丹聚为一支（图 6，Actin）。
G6PD 序列的聚类结果仅能将革质花盘亚组和肉质花盘亚组区分开，而亚组成员间不能区分（图 6，
G6PD）；TUB 序列的革质花盘亚组聚类结果与 UBI 和 CYP 一致，肉质花盘亚组聚类结果与 CYP 和
Actin 一致（图 6，TUB）。综合上述聚类和亲缘关系，可以推测杨山牡丹和紫斑牡丹可能参与了现有
栽培牡丹的形成；紫斑牡丹和四川牡丹、黄牡丹和紫牡丹亲缘关系较近。因此利用多个管家基因分
析牡丹组系统进化关系是可行的。
3 讨论
管家基因在生命活动中发挥基础作用，在细胞中能稳定表达，且表达量较高，在进行基因表达
转录分析过程中常将其作为内参基因（Jain et al.，2006；Gutierrez et al.，2008；Maroufi et al.，2010）；
同时又因其进化缓慢，变化速度可以覆盖整个进化历史，其既有保守序列，又有可变序列，因此可
以用于研究进化程度不同的生物（Kasai et al.，1998），在微生物系统进化及分类上已经发挥重要作
用（Zeigler，2003）。
本研究中克隆得到的 5 个管家基因核苷酸序列长度在 447 ~ 1 542 bp 之间，它们在 8 份牡丹材
料中相似度在 99.04% ~ 99.69%之间，且大部分核苷酸突变是无义突变，故氨基酸的相似度极高，可
以用来进行牡丹组的系统进化分析。系统进化分析结果表明，5 个系统进化树均能将试验材料聚为
两支，分别对应革质花盘亚组和肉质花盘亚组，这与 Stern（1946）根据花部特征对牡丹组进行分类
的结果一致。革质花盘亚组的一支中，栽培牡丹与杨山牡丹一直聚为一支，推测它们的亲缘关系最
近，其次紫斑牡丹也常与栽培牡丹聚为一支，推测杨山牡丹和紫斑牡丹可能参与了栽培牡丹的形成，
四川牡丹在革质花盘亚组聚类中于栽培牡丹最晚聚为一支，推测其可能还没有参与到栽培牡丹进化
当中，这与前人的研究结果（李嘉珏，1998；Zhou et al.，2003；洪德元 等，2004；Han et al.，2008；
Zhou et al.，2014）一致。此外，还发现四川牡丹和紫斑牡丹常能聚为一支，这与利用 SSR 分子标
记及低拷贝的核基因和叶绿体基因等分子手段研究牡丹组进化关系的结果（Tank & Song，2001；张
金梅 等，2008；Yuan et al.，2014；Zhou et al.，2014）一致，推测这两个种亲缘关系较近。肉质花
盘亚组的聚类结果显示紫牡丹和黄牡丹聚到一起的几率较大，这二者随后可与狭叶牡丹聚到一起，
这表明与狭叶牡丹相比，紫牡丹和黄牡丹二者的亲缘关系较近，建议将狭叶牡丹作为一个种进行处
理。Wang 等（2001）研究了不同野生种之间的花色素组成，通过花色聚类分析认为狭叶牡丹和紫
牡丹是两个不同的种，这也支持了本研究结果。李奎（2013）根据形态学性状及 RAPD 分子标记对
滇牡丹群体的云南 23 个居群、西藏林芝一个居群及北京迁地保护的一个居群进行了研究，认为应将
黄牡丹和紫牡丹作为两个种处理，然而此研究缺少狭叶牡丹。李嘉珏（2011）根据多年针对肉质花
盘亚组的引种试验发现，狭叶牡丹开花物候期明显晚于黄牡丹和紫牡丹，且适应性也更强，更加耐
寒，不同居群引种后代性状都较为稳定，未出现分化，于玲等（1998）的蛋白组学分析结果也显示
3 个种存在显著差异。因此将狭叶牡丹作为一个独立的种有其合理性。
试验结果表明，5 个管家基因中，UBI 和 G6PD 因高度相似性，仅能将 8 份材料区分到两个亚
组；而基因 CYP、Actin 和 TUB 的序列相似性较基因 UBI 和 G6PD 的序列相似性低，其构建的进化
树分辨率稍高，基本可以将不同物种区分开，结合 5 个管家基因构建的进化树基本可以确定本研究
中 8 份材料的进化关系。因此利用管家基因研究牡丹系统进化关系是可行的，但使用单一的内参基
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因研究进化关系可能会存在不足，联合多个内参基因进行研究，得到的信息会更准确。在后期可以
选择更多的内参基因，利用牡丹组不同居群的所有野生种和较多的栽培品种开展牡丹组的系统进化
研究，将能更好的揭示牡丹组野生种之间的关系及栽培牡丹起源。

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