全 文 :园 艺 学 报 2014,41(5):841–850 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期:2014–01–15;修回日期:2014–04–10
基金项目:国家自然科学基金项目(31272134;30971990)
* 通信作者 Author for correspondence(E-mail:wangxrtj@163.com)
椭圆悬钩子、红毛悬钩子和栽秧泡的原位杂交及
系统分类研究
王 燕 1,王小蓉 1,2,*,陈 清 1,张 丽 1,刘 胤 1,汤浩茹 1
(1 四川农业大学园艺学院,四川雅安 625014;2 四川农业大学果蔬研究所,成都 611130)
摘 要:应用荧光原位杂交和基因组原位杂交技术进行 rDNA 在椭圆悬钩子、红毛悬钩子和栽秧泡
中期染色体上的定位及 3 个物种亲缘关系研究。结果表明:3 个物种均具有 1 对 45S rDNA 位点,位于染
色体短臂端部;椭圆悬钩子和红毛悬钩子的 1 对 5S rDNA 位点位于染色体短臂近着丝粒处,栽秧泡的 1
对 5S rDNA 位于染色体短臂端部。基因组原位杂交表明,椭圆悬钩子与红毛悬钩子之间共有的重复序列
主要分布于 14 条染色体近着丝粒区或端部,杂交信号较强;而与栽秧泡之间共享的重复序列仅存在 8 条
染色体近着丝粒区或端部,且杂交信号相对较弱。红毛悬钩子与处于绒毛叶亚组的茅莓关系较近,与处
于柔毛叶亚组的插田泡关系较远。结合形态特征的差异,支持将椭圆悬钩子和红毛悬钩子归并,并将归
并后的椭圆悬钩子放在绒毛叶亚组;将栽秧泡从椭圆悬钩子的变种独立、提升为种,仍留在绒毛叶亚组。
关键词:椭圆悬钩子;红毛悬钩子;栽秧泡;荧光原位杂交;基因组原位杂交;分类处理
中图分类号:S 663.2 文献标志码:A 文章编号:0513-353X(2014)05-0841-10
In Situ Hybridization Analysis and Taxonomic Treatments of Rubus
ellipticus,R. pinfaensis and R. ellipticus var. obcordatus
WANG Yan1,WANG Xiao-rong1,2,*,CHEN Qing1,ZHANG Li1,LIU Yin1,and TANG Hao-ru1
(1Department of Horticulture,Sichuan Agricultural University,Ya’an,Sichuan 625014,China;2Institute of Pomology
and Olericulture,Sichuan Agricultural University,Chengdu 611130,China)
Abstract:Chromosomal localization of 45S rDNA and 5S rDNA were studied by means of
fluorescence in situ hybridization(FISH)on metaphase chromosomes of Rubus ellipticus,R. pinfaensis and
R. ellipticus var. obcordatus. Genomic in situ hybridization(GISH)technique was also used to analyze the
phylogenetic relationship among them. The results showed that two 45S rDNA and two 5S rDNA sites
were detected in the three taxa. All 45S rDNA sites were localized on terminal chromosomal regions. 5S
rDNA loci localized on peri-centromeric region of short arms in R. ellipticus and R. pinfaensis,but located
on terminal regions in R. ellipticus var. obcordatus. GISH results indicated that the genomes of R.
ellipticus and R. pinfaensis shared many common DNA sequences on 14 chromosomes. Eight weak signals
around centromere and telomere were shared between R. ellipticus and R. ellipticus var. obcordatus.
Meanwhile,R. pinfanesis showed close relationship with R. parvifolius from subsection Stimulantes,
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distant with R. coreanus from subsection Pungentes. Combined the above data and morphological
differences,we approved the view that R. ellipticus and R. pinfaensis should be combined and placed the
combined species R. ellipticus into subsection Stimulantes. R. ellipticus var. obcordatus should be treated
as R. obcordatus rather than as a variety of R. ellipticus.
Key words:Rubus ellipticus;Rubus pinfaensis;Rubus ellipticus var. obcordatus;fluorescence in situ
hybridization(FISH);genomic in situ hybridization(GISH);taxonomic treatments
悬钩子属(Rubus L.),又名树莓属,属于蔷薇科(Rosaceae),由落叶稀常绿灌木、半灌木或多
年生匍匐草本植物组成(曲泽州和孙云蔚,1990)。该属植物种类繁多,变异性大,存在无融合生殖,
多倍体化和广泛杂交。因此,该属植物有不少种都存在分类处理困难的问题(陆玲娣,1983;俞德
浚 等,1985;Naruhashi,1989),其中椭圆悬钩子(R. ellipticus Smith)、红毛悬钩子(R. pinfaensis
Lévl. et Vant.)和栽秧泡[R. ellipticus Smith var. obcordatus(Franch.)Focke]的分类处理的争议最为
典型。争议的焦点之一:椭圆悬钩子和红毛悬钩子是否归并,归并后应该放在哪个亚组;之二:栽
秧泡是否应从椭圆悬钩子的变种独立并提升为种(Focke,1911;Thuan,1968;Lauener & Ferguson,
1970;俞德浚 等,1985;李维林和贺善安,2001;Wang et al.,2009;万静,2010)。作者在资源
调查中发现,栽秧泡和椭圆悬钩子在植株生长习性、花序的着生部位和花量、开花期、叶片、花萼
和生境等形态学和生态学上存在明显差异,而椭圆悬钩子和红毛悬钩子的差异主要表现在叶片和叶
片背面绒毛的颜色上。从以上对三者的比较,椭圆悬钩子和红毛悬钩子有较多相似之处,而椭圆悬
钩子的变种栽秧泡则与其原种差异较大。
目前,中国大面积栽培的树莓品种多由国外引进,种源来自欧洲红树莓和黑莓,其遗传背景复
杂(Hall et al.,2009),生态适应性问题突出。椭圆悬钩子、红毛悬钩子和栽秧泡都是中国西南地区
广泛分布的优良树莓种质,特别是栽秧泡。栽秧泡不仅果实品质优良,而且丰产性高,适应性强(钟
必凤 等,2011),适合树莓育种,但它与椭圆悬钩子和红毛悬钩子的亲缘关系尚不清楚。了解这些
种质的遗传基础和亲缘关系,能够为合理有效地利用它们进行树莓新品种培育和遗传改良提供依据。
荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization,FISH)作为一项成熟的分子细胞遗传技术,
常用于植物的染色体组型、亲缘关系、多倍体的起源和基因组结构与进化等研究中(Chester et al.,
2010;Roa & Guerra,2012)。基因组原位杂交(Genomic in situ hybridization,GISH)能够揭示 DNA
序列沿染色体的分布模式,从而比较不同物种间的亲缘关系,探讨基因组的进化(Raina & Rani,
2001;Zoller et al.,2001)。本研究中利用原位杂交技术对椭圆悬钩子、红毛悬钩子和栽秧泡进行分
析,比较其基因组的同源性,推测三者间的亲缘关系,为确定它们的分类和系统位置提供分子细胞
遗传学依据。
1 材料与方法
1.1 材料
试验于 2012—2013 年在四川农业大学园艺学院遗传育种实验室完成。
供试材料为椭圆悬钩子、红毛悬钩子和栽秧泡(表 1,图 1),采自四川雅安,种植于四川农业
大学教学科研园。选择绒毛叶亚组(Subsect. Stimulantes Yü et Lu)的茅莓(R. parvifolius L.),柔毛
叶亚组[Subsect. Pungentes(Focke)Yü et Lu]的红花悬钩子[R. inopertus(Diels)Focke]和插田泡(R.
coreanus Miq.)为对照,分别采自四川西充和雅安。上述材料均为二倍体(2n = 2x = 14)。
5 期 王 燕等:椭圆悬钩子、红毛悬钩子和栽秧泡的原位杂交及系统分类研究 843
表 1 椭圆悬钩子、红毛悬钩子和栽秧泡的生长习性及形态特征
Table 1 The habitat and morphological characteristics among Rubus ellipticus,R. pinfaensis and R. ellipticus var. obcordatus
生长习性/形态特征
Habitat/Morphological
features
椭圆悬钩子*
R. ellipticus
红毛悬钩子
R. pinfaensis
栽秧泡*
R. ellipticus var. obcordatus
生长习性
Growth habits and
habitat
生长势较弱,半匍匐,枝条细弱,几乎
藤状;生林中阴湿处,分布广泛。
Weak growth,semi-creeping,branches
gracile,nearly vine-like,limited in damp
areas under trees.
生长势较弱,半匍匐,枝条细弱,
几乎藤状;生林中阴湿处。
Weak growth,semi-creeping,
branches gracile,nearly vine-like,
limited in damp areas under trees.
生长旺盛,半直立,枝条粗壮,
呈灌木状;生路边灌丛或山坡林
缘或荒草地,分布广泛。
Vigorous growth,semi-erect,
branches sturdy,fruticose,often
seen in shrubs at roadside or at
forest edge or in waste grass.
叶片
Leaflet
叶较大,椭圆形,叶背呈绿色沿叶脉有
紫红色刺毛,顶端急尖或突尖,顶叶长
8.5 ~ 14 cm,宽 6 ~ 11.5 cm,侧叶长
7.5 ~ 8.5 cm,宽 6 ~ 7 cm。
Leaflet elliptica vel long elliptica,apex
acute or(abrupte apiculata),central lobe,
8.5–14 cm length,6–11.5 cm width,
and lateral lobes,7.5–8.5 cm length,
6–7 cm width.
叶较大,椭圆形,叶面因着生细小
绒毛而呈紫红色,顶端尾尖或急尖,
顶叶长 9 ~ 12 cm,宽 7 ~ 10 cm,
侧叶长 7 ~ 8 cm,宽 5 ~ 6.5 cm。
Leaflet elliptica vel long elliptica,
apex acute or(abrupte apiculata),
central lobe,9–12 cm length,
7–10 cm width,and lateral lobes,
7–8 cm length,5–6.5 cm width.
叶较小,倒卵形,顶端浅心形或
截形,顶叶长 7.5 ~ 8.5 cm,宽 6 ~
7 cm,侧叶长 5 ~ 6 cm,宽 4 ~ 5
cm。
Leaflet apex pubescentia vel
lopped,central lobe,7.5–8.5 cm
length,6–7 cm width,and lateral
lobes,5–6 cm length,4–5 cm
width.
花序
Inflorescence
3 ~ 8 朵叶腋簇生,结果量小。
Inflorescences with only 3–8 flowers
arising from leaf axils of perennial
branches and a small quantity of fruit.
3 ~ 8 朵叶腋簇生,结果量小。
Inflorescences with only 3–8 flowers
arising from leaf axils of perennial
branches and a small quantity of fruit.
15 ~ 112 朵顶生总状花序,结果
量大。
Apical raceme with 15–112
flowers and a large quantity of fruit.
花梗
Pedicel
0.4 ~ 0.6 cm,具柔毛或刺毛。
Pedicel 4–6 mm and pubescent.
0.4 ~ 0.7 cm,密被短柔毛。
Pedicel 4–7 mm and pubescent and
intermixed setosi.
1 cm 以上,几无刺毛。
Pedicel longer than 1 cm and very
sparsely bristly.
花萼
Calyx
有黄色绒毛和柔毛或疏生刺毛。
Sparse setosi and tomentose.
密被绒毛状柔毛。
Sparse setosi.
几无刺毛。
No setosi.
开花时间(四川雅安)
Flowering time
(Ya’an,Sichuan)
2—3 月,比栽秧泡早 10 ~ 15 d。
From February to March,10–15 days
earlier than R. ellipticus var. obcordatus.
2—3 月。
From February to March.
3 月。
March.
* Wang et al.,2009.
图 1 椭圆悬钩子(A ~ D)、红毛悬钩子(E ~ H)和栽秧泡(I ~ L)的形态特征
Fig. 1 The morphological characteristics among Rubus ellipticus(A–D),R. pinfaensis(E–H)and
R. ellipticus var. obcordatus(I–L)
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1.2 染色体制片
染色体制备采用王小蓉等(2008)的根尖压片法。选择细胞分散、分裂相多的装片,在液氮中
冻片 5 min,揭片晾干后置于–20 ℃备用。
1.3 基因组 DNA 提取及探针制备
基因组 DNA 提取采用周延清(2005)的改良 CTAB 法。
基因组探针使用地高辛(digoxigenin-11- dUTP)缺口平移试剂盒标记(Roche 公司)。
45S rDNA 探针扩增体系参考 Zhang & Sang(1999)的,引物为 18S-F1(5′-TACCTGGTTGATCCT
GCCAGTA-3′)和 18S-R1(5′-CAATGATCCTTCCGCAGGTTCA-3′),采用生物素(biotin-16-dUTP)
缺口平移法标记。
5S rDNA 探针参考 Fukui 等(1994)的引物:5S1(5′-GGATGCGATCATACCAGCAC-3′)和 5S2
(5′-GGGAATGCAACACGAGGACT-3′),采用 PCR DIG Probe Synthesis Kit 试剂盒直接标记。
1.4 原位杂交
荧光原位杂交采用 Mishima 等(2002)的方法,基因组原位杂交参照 Lim 等(1998)的方法进
行。原位杂交预处理:每张载玻片加 80 μL 酶处理液(2%纤维素酶和 2%果胶酶,上海生工),37 ℃
保温 1.5 h,2 × SSC 洗涤两次,各 5 min;80 μL RNase A(100 μg · mL-1,Sigma-Aldrich,St Louis,
MO,USA)37 ℃处理 1 h,2 × SSC 洗涤两次,各 5 min;加 80 μL Proteinase K(1 mg · mL-1,上海
生工)37 ℃处理 30 min,2 × SSC 洗涤两次,各 5 min;4%多聚甲醛室温固定 10 min,2 × SSC 洗
涤两次,各 5 min;用 75%、90%和 100%乙醇依次脱水,每次 5 min。室温干燥备用。
原位杂交:装片在含 70%甲酰胺的 2 × SSC 中 70℃变性 3 min,在–20 ℃冰冻的 75%、90%和
100%乙醇依次脱水,每次 5 min。杂交液在 PCR 仪中 100 ℃变性 5 min,随后立即置于冰上 10 min。
每张装片加 30 μL 杂交液(100%去离子甲酰胺 15 μL;50%硫酸葡聚糖 6 μL;20 × SSC 3 μL;10% SDS
1 μL;鲑鱼精 DNA 1 μL;40 ~ 50 ng · μL-1 探针 DNA 100 ng;ddH2O 加至 30 μL),盖上盖玻片,指
甲油封片。在人工气候箱中 37 ℃恒温杂交过夜。
1.5 杂交信号检测及图像分析
杂交后的装片用含 20%甲酰胺的 0.1 × SSC 在 42℃下洗脱 10 min,2 × SSC 洗涤 5 min。晾干装
片后加 80 μL 抗体(Anti-Dig-FITC,Anti-Biotin-Rhodamine,溶于 0.5% BSA)染色,37 ℃温育 1 h,
2 × SSC 洗涤两次,各 5 min。用 2 μg · mL-1 DAPI(4’,6-diamidino-2-phenylindole,Sigma)复染 10 min。
用荧光显微镜(Olympus BX-51,Japan)观察,DP 70 拍照。使用 Image Pro-plus 6.0 和 Photoshop
处理图像。
2 结果与分析
2.1 椭圆悬钩子、红毛悬钩子和栽秧泡的双色荧光原位杂交分析
用生物素和地高辛分别标记 45S rDNA 和 5S rDNA,与椭圆悬钩子、红毛悬钩子和栽秧泡的中
期染色体进行杂交,至少观察到 5 个杂交信号清晰明确的中期分裂相。杂交结果如图 2 所示。
椭圆悬钩子(图 2,A):45S rDNA 在椭圆悬钩子上有 1 对较强的信号,位于 3 号染色体短臂
末端;5S rDNA 位于 5 号染色体短臂近着丝粒处,信号较强。
红毛悬钩子(图 2,B):45S rDNA 位于 3 号染色体短臂末端,信号较强;5S rDNA 位于 5 号
5 期 王 燕等:椭圆悬钩子、红毛悬钩子和栽秧泡的原位杂交及系统分类研究 845
染色体短臂近着丝粒处。红毛悬钩子的 rDNA 信号位置和强度与椭圆悬钩子一致。
栽秧泡(图 2,C):45S rDNA 位于 3 号染色体短臂末端,信号较强;5S rDNA 位于 5 号染色
体短臂端部,同源染色体上的信号强度有差异。
2.2 椭圆悬钩子、红毛悬钩子和栽秧泡的基因组原位杂交分析
以椭圆悬钩子、红毛悬钩子和栽秧泡的基因组总 DNA 为探针对各自的中期染色体进行杂交,
均观察到至少 5 个杂交信号清晰明确的中期分裂相。杂交结果如图 3 所示,每一个杂交组合中,染
色体的核仁组织区(NOR)都显示了明显强于其他区域的杂交信号(图 3,箭头)。
椭圆悬钩子基因组总 DNA 对自身染色体的杂交结果(图 3,A)显示,杂交信号主要分布在染
色体着丝粒区、近着丝粒区以及端部的异染色质区域,信号明显而强烈。不同染色体上的信号区域
的大小不同,有几条染色体上的信号由着丝粒向两臂延伸,信号区域明显更大,表明这几条染色体
上重复序列占较大比例。
椭圆悬钩子基因组总 DNA 的杂交信号在红毛悬钩子(图 3,B)染色体上的分布特征与椭圆悬
钩子对自身染色体的杂交结果相似。
椭圆悬钩子基因组总 DNA 在栽秧泡(图 3,C)染色体上只有 8 个明显的杂交信号,两个位于
染色体着丝粒并向两臂延伸,信号最强,两个位于染色体近着丝粒区,信号较强,另外 4 个位于近
着丝粒区或端部区域,信号稍弱。
以红毛悬钩子基因组总 DNA 为探针,对自身染色体(图 3,E)的杂交信号集中在近着丝粒区
及端部区域,信号强烈。
红毛悬钩子基因组总 DNA 的杂交信号在椭圆悬钩子(图 3,D)染色体上的分布特征与红毛悬
钩子自身基因组原位杂交结果相似,杂交信号分布在每一条染色体的近着丝粒区或端部区域。
红毛悬钩子基因组总 DNA 在栽秧泡(图 3,F)染色体上仅检测到 6 个信号,两个位于染色体
近着丝粒区,信号明显而强烈,另外 4 个位于染色体近着丝粒区或短臂近端部,信号稍弱。
以栽秧泡基因组总 DNA 为探针,对自身染色体的杂交结果(图 3,I)显示,杂交信号集中分
布在近着丝粒区及端部区域,信号明显而强烈。
栽秧泡基因组总 DNA 在椭圆悬钩子(图 3,G)染色体上显示了 8 个杂交信号,4 个位于染色
体近着丝粒区,4 个位于染色体短臂近端部,信号较强。
栽秧泡基因组总 DNA 在红毛悬钩子(图 3,H)染色体上显示了 6 个杂交信号,4 个位于染色
体近着丝粒区,两个位于染色体短臂近端部,信号强度一致。
2.3 红毛悬钩子与茅莓和插田泡的基因组原位杂交结果
为进一步研究红毛悬钩子与绒毛叶亚组和柔毛叶亚组物种之间的关系,以红毛悬钩子基因组总
DNA 为探针,与茅莓和插田泡的中期染色体进行杂交,结果如图 4 所示。
红毛悬钩子基因组 DNA 在茅莓(图 4,A)的 12 条染色体的近着丝粒或染色体臂上显示了较
强的信号,其中 1 对信号几乎覆盖整条染色体;在插田泡(图 4,B)的 6 条染色体的中部近着丝粒
或近端部显示了信号,4 个较强,两个稍弱。
作为对照,以红花悬钩子基因组 DNA 为探针,在插田泡(图 4,Bi)的 12 条染色体上检测到
信号,6 个位于染色体中部近着丝粒区,信号较强,4 个位于染色体近着丝粒区,信号较弱,两个位
于染色体短臂近端部区域,信号较强。
846 园 艺 学 报 41 卷
图 2 椭圆悬钩子(A)、红毛悬钩子(B)和栽秧泡(C)的中期染色体双色荧光原位杂交
Fig. 2 Double FISH on metaphase chromosomes of Rubus ellipticus(A),R. pinfaensis(B)and R. ellipticus var. obcordatus(C)
图 3 椭圆悬钩子、红毛悬钩子和栽秧泡的相互基因组原位杂交
Fig. 3 Reciprocal GISH analysis between genomic DNA probes and mitotic chromosomes among Rubus ellipticus,
R. pinfaensis and R. ellipticus var. obcordatus
图 4 红毛悬钩子与茅莓(A)和插田泡(B)中期染色体的基因组原位杂交
Fig. 4 GISH on mitotic chromosomes of Rubus parvifolius(A)and R. coreanus(B)with total genomic DNA of R. pinfaensis
5 期 王 燕等:椭圆悬钩子、红毛悬钩子和栽秧泡的原位杂交及系统分类研究 847
3 讨论
3.1 45S rDNA 和 5S rDNA 在染色体上的分布
编码 rRNA 的基因有两种,一种为 45S rDNA,另一种为 5S rDNA。其中 45S rDNA 是多拷贝串
联重复序列,其功能与核仁形成直接相关。rDNA 编码区的保守性和非编码区的多态性是研究动植
物系统发育与进化的一个重要标记。rDNA 在染色体上的分布数量和具体定位可以有效地反映种属
间的分化程度和亲缘关系。在蔷薇科植物中,45S rDNA 多位于染色体次缢痕或短臂端部区域,
5S rDNA 则常定位于染色体短臂中部近着丝粒处、或短臂端部(Lim et al.,1998;Mishima et al.,
2002;Maghuly et al.,2010;Liu & Davis,2011)。本研究中,45S rDNA 的数量和位置在这 3 个物
种中分布一致,均位于 3 号染色体短臂端部,具有保守性,与茅莓等其他悬钩子属植物(Lim et al.,
1998;Mishima et al.,2002)分布一致。但栽秧泡的 45S rDNA 信号强度大于椭圆悬钩子和红毛悬
钩子(图 2),表明 45S rDNA 拷贝数量在 3 个物种间存在多样性。
5S rDNA 位点则具有位置多态性,在椭圆悬钩子和红毛悬钩子中位于 5 号染色体短臂近着丝粒
处,而在栽秧泡中位于 5 号染色体短臂端部。Mishima 等(2002)认为由于染色体重排(chromosome
rearrangements),导致其位于染色体端部。5S rDNA 的这种分布在蔷薇科其他物种中也有报道,如
Sanguisorba annua 中(Mishima et al.,2002)和栽培草莓 Fragaria × ananassa 中(Rho et al.,2012)。
值得特别提到的是,栽秧泡中,位于 5 号染色体上的 5S rDNA 信号在两条同源染色体上的信号强度
有差异,这可能与染色体异位有关。此外,45S rDNA 和 5S rDNA 的分布相互独立,分别位于 3 号
和 5 号染色体上。Mantovani 等(2005)认为 45S rDNA 和 5S rDNA 具有不同的功能,导致它们需
要存在一定的物理距离,并趋向于分布在不同的染色体上。rDNA 位点在这 3 个物种染色体上的分
布差异表明,椭圆悬钩子与红毛悬钩子亲缘关系较近,而栽秧泡与它们较远。
3.2 基因组 DNA 在染色体上的分布
自身 GISH 信号实际上反映了基因组重复 DNA 序列对染色体的杂交,因而能够说明重复序列在
染色体上的分布模式。She 等(2007)认为自身 GISH 信号图型在物种间有明显的差异,并与基因
组的大小相关。大基因组的玉米和大麦的所有染色体都被密集地标记,并在染色体全长上显示出强
标记区与弱标记或不标记区的交替排列(Hao et al.,2006;She et al.,2007;Guan et al.,2008)。基
因组相对较小的水稻、高粱的杂交信号分散分布在染色体的全长,但在近着丝粒区或近端区的分布
明显占优势,而小基因组拟南芥的染色体几乎只有近着丝粒区和核仁组织区被标记(She et al.,
2007)。另一方面,重复序列的含量与基因组大小密切相关(Flavell et al.,1974)。比如,大麦(18 pg/1C,
17 000 Mb/1C)含有 91.6%的重复序列(Li et al.,2004);玉米基因组相对较小(2.8 pg/1C,2 700
Mb/1C),含有 78%的重复序列(Flavell et al.,1974);拟南芥基因组最小(0.16 pg/1C,157 Mb/1C),
仅含 15% ~ 20%的重复序列(Bennett & Smith,1991;The Arabidopsis Genome Initiative,2000)。据
报道,悬钩子属植物基因组较小,为 0.30 pg/1C(280 Mb/1C)(Arumuganathan & Earle,1991)。本
研究中,悬钩子属植物基因组原位杂交信号主要存在于染色体的近着丝粒区、NORs 或某些染色体
短臂端部区域,与该属植物为小基因组这一事实相符。
在高等真核植物中,重复序列在基因组功能中起着重要作用,物种间重复序列的同源程度可以
反映它们亲缘关系的远近。因此,根据 GISH 杂交信号的多少和强弱,可以推测物种间亲缘关系的
远近,这在玉米和水稻、杧果及其近缘种、大白菜和结球甘蓝等物种中都已有报道(Ning et al.,2001;
Nishiyama et al.,2006;郄丽娟 等,2007)。本研究结果表明,椭圆悬钩子与红毛悬钩子之间共享
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的重复序列主要分布在 14 条染色体的近着丝粒区或端部,信号较强;椭圆悬钩子与栽秧泡之间共享
的重复序列仅存在 8 条染色体的近着丝粒区或端部,且杂交信号相对较弱;而红毛悬钩子与栽秧泡
之间仅 6 条染色体着丝粒和端部存在共享重复序列。这说明,椭圆悬钩子和红毛悬钩子的基因组具
有非常高的同源性,亲缘关系很近;而栽秧泡与它们的亲缘关系则较远。另一方面,红毛悬钩子与
来自绒毛叶亚组的茅莓亲缘关系较近,而与来自同一亚组(即柔毛叶亚组)的插田泡亲缘关系相对
较远。来自同一亚组的红花悬钩子和插田泡则显示了较近的亲缘关系。本研究结果与用细胞学、孢
粉学以及分子生物学来研究它们的亲缘关系所得到的结果(Wang et al.,2009)一致,表明利用基
因组原位杂交来研究悬钩子属物种间亲缘关系是比较准确的。
3.3 分类处理和系统位置
长期以来,椭圆悬钩子、红毛悬钩子和栽秧泡的分类和归属一直是世界各国植物分类学家争论
的焦点之一。Thuan(1968)首次将椭圆悬钩子归并入红毛悬钩子中,随后 Lauener 和 Ferguson(1970)
同意这种处理。俞德浚等(1985)根据椭圆悬钩子和红毛悬钩子标本在植物形态上的差异,处理为
两个独立的种,并将它们分别划入绒毛叶亚组和柔毛叶亚组中。李维林和贺善安(2001)推测二者
的变异仅仅是种内连续变异,且变异幅度很狭窄,认为二者应归并移入柔毛叶亚组。近来,Wang
等(2009)基于细胞学、孢粉学和 RAPD 分子生物学研究,支持椭圆悬钩子和红毛悬钩子归并,保
留椭圆悬钩子的种名,但不支持将归并后的椭圆悬钩子划归柔毛叶亚组中,而主张回到原椭圆悬钩
子所属的绒毛叶亚组中。万静(2010)通过表型性数量分类研究,也赞成将红毛悬钩子划归绒毛叶
亚组。Focke(1911)将栽秧泡划分为椭圆悬钩子的变种,俞德浚等(1985)采用了此分类处理。李
维林和贺善安(2001)基于它们在植株生长习性、花序和生境上的明显差异,将栽秧泡独立为种,
仍在绒毛叶亚组。Wang 等(2009)基于二者形态学、生态学及核型差异,赞成将栽秧泡作为独立
的种。并对椭圆悬钩子和栽秧泡进行了人工杂交,但未收获果实或种子,这表明它们之间可能出现
了生殖隔离。
本研究中,原位杂交结果显示椭圆悬钩子与红毛悬钩子具有较近的亲缘关系,栽秧泡与它们的
关系较远,红毛悬钩子与绒毛叶亚组的物种关系更近,而与柔毛叶亚组的物种关系较远。因此,建
议将椭圆悬钩子和红毛悬钩子归并,归并后的椭圆悬钩子仍留在绒毛叶亚组中,并将栽秧泡[R.
ellipticus Smith var. obcordatus(Franch.)Focke]从椭圆悬钩子的变种中独立,提升为种[R. obcordatus
(Franch.)Thuan],与 Wang 等(2009)的结果一致。
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