全 文 ：V o l. 29, N o. 3
pp. 379—385　M ay, 2003
作　物　学　报
A CTA A GRONOM ICA S IN ICA
第 29 卷 第 3 期
2003 年 5 月　379—385 页
从核糖体D NA ITS 区序列研究甘蔗属及其近缘属种的系统发育关系Ξ
陈　辉1　范源洪13 　向余颈攻2　蔡　青1　张亚平2
(1云南省农业科学院甘蔗研究所, 云南开远, 661600; 2中国科学院昆明动物所细胞与分子进化开放研究实验室, 云南昆明 650223)
摘　要　测定了甘蔗属及其近缘属的 13 个种共 43 个个体和 1 个橡草 (P enn isetum schum ach) 外群的核糖体DNA 中的
内转录间隔区 ( IT S) 及 518S rDNA 基因的序列。结果表明: 甘蔗属及其近缘属种的 IT S 区 (含 IT S1, 518S rDNA 和
IT S2)序列的长度范围为 589～ 591bp , 变异位点为 140 个, 信息位点为 60 个; 其中, IT S1 和 IT S2 的长度范围分别为 205
～ 208bp 和 216～ 220bp , 变异位点分别为 64 和 68 个, 信息位点分别为 33 和 24 个; 518S rDNA 长度范围为 164bp , 变异
位点为 8 个, 信息位点为 3 个。以狼尾草属的橡草 (P. schum ach)作为外群, 运用 PAU P410b 软件构建的系统发育N J 树
表明: 浙江果蔗 (R 45)应属于热带种 (S. of f icinarum ) ; 河王八属与蔗茅属的亲缘关系较近, 各自的金猫尾种与蔗茅种、河
王八种与滇蔗茅种分别交叉聚在 2 个不同的小分支中; 斑茅 (S. arund inaceum 或 E. arund inaceum ) 具有其他属不同的
特异位点, 是距甘蔗属较远的一个独立分支, 从分子水平上提出了斑茅并不属于甘蔗属的观点, 但其是否属于蔗茅属, 还
是应当立为单种属则需进一步的研究论证。
关键词　甘蔗属及其近缘属种; IT S; 系统发育
中图分类号: S566　　　文献标识码: A
Phylogenetic Rela tion sh ips of Saccha rum and Rela ted Spec ies Inferred from Se-
quence Ana lysis of the nrD NA ITS Reg ion
CH EN H u i1　FAN Yuan2Hong13 　X IAN G2YU J in2Gong2　CA IQ ing1　ZHAN G Ya2P ing2
(1. S ug arcane R esearch Institu te, Y unnan A cad emy of A g ricu ltu ral S ciences, K aiy uan, Y unnan 661600, Ch ina; 2. L aboratory of Cellu lar and
M olecu lar E volu tion, K unm ing Institu te of Z oology , Ch inese A cad emy of S ciences, K unm ing , Y unnan 650223, Ch ina)
Abstract　T he in ternal t ranscribed spacer ( IT S) regions of nuclear ribo som al DNA from 14 species of S ac2
charum and related genera w ere sequenced. T he regions ranged in length from 589 to 591bp , w ith IT S1 (205
～ 208bp) sligh t ly sho rter than IT S2 (216～ 220bp). O f the 591bp aligned po sit ions, there w ere 140 variab le
sites (64 in IT S1, 68 in IT S2, 8 in 5. 8S region) , and 60 info rm at ive sites (33 in IT S1, 24 in IT S2, 3 in 5. 8S
region). T he neighbo r2jo in ing tree based on the IT S sequences analysis w ith P. schum ach as ou tgroup indi2
cated that Zhejiang fru it sugarcane should belong to S. of f icinarum. N . f a llax and E. f u lvus, N . p orp hy 2
rocom a and E. rock ii shou ld be p laced in a sam e genus. A rund inaceum has differen t variab le sites from o ther
species, it is an independen t clade iso lated from S accharum and E rian thus. T he p resen t analysis demonstrat2
ed that A rund inaceum shou ld no t belong to S accharum , w h ich is consisten t w ith the resu lts from mo rpho lo2
gy and cyto logy.
Key words　S accharum and related species; IT S; Phylogeny
　　在传统的分类系统中, 甘蔗属 (S accha rum L. )
主要包括热带种 (S. of f icina rum L. )、中国种 (S.
sinense Roxb. )、印度种 (S. ba rberi Jesw eit)、割手
密 (S. sp on taneum L. )、大茎野生种 (S. robustum
B randes et Jesw. ex. Grassl) 等, 甘蔗属与蔗茅属
(E rian thus M ichx)、芒属 (M iscan thus A nderss)、硬Ξ基金项目: 云南省自然科学基金重点项目资助 (96C005Z)。
作者简介: 陈辉 (19712) , 男, 广东兴宁人, 助理研究员。研究方向: 分子生物技术。通讯作者: A utho r fo r co rrespondence, E2m ail: YSR 1
@public. km. yn. cn
Received (收稿日期) : 2002201222, A ccep ted (接受日期) : 2002210215.

穗 茅 属 [ S clerostachy a (A nderss ex H ack ) A.
Cam u s ]、河八王属 (N a reng a Bo r)组成“甘蔗属复合
体”(“S accha rum Com p lex”) , 而“甘蔗属复合体”又
与 白茅属 ( Im p era ta Cyr. )、油芒属 ( E ccoilop us
Steud. )、大油芒属 (S p od iog og on T rin. )等组成了甘
蔗亚族 (“Saccharast rae”) [ 1～ 3 ]。然而, 关于甘蔗属及
其近缘属种在植物分类上的地位较为复杂, 它们之
间的系统发育关系并不十分明确, 特别是斑茅 [S.
a rund inaceum R etz. 或 E. a rund inaceum (R etz. )
Jesw iet ]的分类地位在国内甘蔗界和植物学界并没
有统一, 有些学者把它归入甘蔗属 (S accha rum ) , 有
些学者把它归入蔗茅属 (E rian thus) , 甚至有些学者
提出应当把它立为单种属, 而在国外甘蔗界把它归
入蔗茅属 (E rian thus)已没有什么争议[ 4～ 7 ]。目前, 关
于甘蔗属及其近缘属种的系统发育关系的讨论主要
是基于形态、细胞及生理生化水平的研究, 而根据
DNA 序列的分析仍很少见报道[ 8～ 13 ]。
近年来, 作为 18S226S 核 rDNA 的内转录间隔
区 ( In terna l T ran scribed Spacer, IT S) , 由于进化速
率较快、稳定性好和测序方便等特点, 已成为研究植
物系统发育及分子进化的有效工具和重要标
记[ 14～ 19 ]。本研究首次通过测定核糖体DNA 的 IT S 区
序列来探讨甘蔗属及其近缘属种的系统发育关系。
1　材料和方法
111　材料
实验中选用了甘蔗属 6 个种和 3 个近缘属 7 个
种共 43 个个体及橡草 (P. schum ach )外群的 1 个个
体 (见表 1)。所有样品均采自云南省农业科学院甘
蔗研究所“国家甘蔗种质资源圃”。
112　实验方法
11211　植物总DNA 的提取　　DNA 提取参照范
源洪等[ 8 ]。
11212　 IT S 区序列的引物设计、PCR 扩增及纯化
　　实验中共使用了 2 对引物 IT S4 (5′→3′) TC2
CTCCGCT TA T T GA TA T GC, IT S5 ( 5′→ 3′)
GGAA TAAAA GTCGTAA CAA GG[ 19 ] 和 IT Sr ( 5′
→3′) TCCTCCGCT TA T T GA TA T G, IT Sf (5′→3′)
TCGTAA CAA GGT T TCCGTA G 对目的片段进行
扩增和测序, 它们的相对扩增位置如图 1 所示。
PCR 扩增反应在B iom etra (德国) 公司的 PCR
仪上进行, 反应总体积为 50ΛL , 扩增条件为: 94℃变
性 1m in, 45～ 50℃退火 1m in, 72℃延伸 1m in 30s,
35～ 40 个循环。第一个循环前于 95℃预变性 3m in,
表 1　　实验材料及其来源
Table 1　　The or ig in of mater ia ls used in th is study
编号
N um ber
属名
Genus
种名
Species
名称
N am e
GenBank 登录号
A ccession num ber
R 1 甘蔗属S accharum
热带种
S. of f icinarum 拔地拉 A F345229
R 2 黑车里本 A F345230
R 3 克林斯它林 A F345231
R 4 印度种S. barberi M ango A F331657
R 5 N aygo ri A F345199
R 6 Chunnee A F345200
R 7 中国种S. sinense 犍为芦蔗 A F345241
R 8 光泽竹蔗 A F345242
R 9 合庆草甘蔗 A F345243
R 10 U ba A F345240
R 12 大茎野生种S. robustu 大茎野生种 A F345238
S110 细茎野生种S. sp on tanuem 云南 832228 A F345244
S126 仙游割手密 A F345245
R 43 地方种L and race 歪俄 A F345223
R 44 红叶蔗 A F345224
R 45 浙江果蔗 A F345225
R 46 罗汉蔗 A F345226
R 15 甘蔗属S accharum
斑茅 S.
arund inaceum o r 云南 822118 A F345201
R 16 或蔗茅属E rian thus E. arund inacum 云南 822128 A F345202
R 17 云南 832218 A F345203
R 18 云南 82228 A F345204
R 19 云南 832241 A F345205
R 20 云南 842250 A F345206
R 21 贵州 7821224 A F345207
R 22 南安斑茅 A F345208
R 23 四川 792222 A F345209
R 24 四川 9221 A F345210
R 26 广东 32 号 A F345211
R 27 海南 922109 A F345212
R 25 狼尾草属P enn isetum
橡草
P. schum ach 橡草 A F345232
R 28 芒属M iscan thus
五节芒
M . f lorid u lus 云南 822122 A F345214
R 31 广东芒 A F345228
R 30 芒M . sinensis 广西 798 A F345227
R 29 云南 95235 A F345215
R 32 河王八属N areng a
金猫尾
N . f a llax 云南 832172 A F345213
R 33 河王八N . p orp hy rocom a 云南 822102 A F345233
R 34 江西 9127 A F345234
R 35 贵州 7922220 A F345235
R 36 四川 92211 A F345236
R 37 蔗茅属E rian thus
滇蔗茅
E. rock ii 云南 82293 A F345216
R 38 四川 92219 A F345217
R 40 蔗茅E. f u lvus 大理蔗茅 A F345218
R 41 云南 9726 A F345219
R 42 云南 9724 A F345220
083 　　　作　　物　　学　　报 29 卷　

图 1　甘蔗 18S226S rDNA 的基本结构: 箭头所示
为 PCR 扩增和测序引物的相对位置
F ig. 1　T he structure of 18S226S rDNA in
sugarcane: the arrow s deno te the p rim ers
used fo r PCR amp lification and sequencing
最后一个循环后于 72℃保温 10m in。扩增产物采用
华舜公司生产的 PCR 产物纯化试剂盒进行回收。
11213　序列测定　　测序反应在 PE (美国)公司的
PCR 仪上进行, 反应程序为: 96℃变性 30s, 50℃退
火 15s, 60℃延伸 4m in, 25 个循环, 反应总体积为
10ΛL。在 PE 公司AB I377 全自动测序仪上进行正、
反链双向测序, 测序试剂采用 PE 公司的 B igD ye
M atrix2 Sequencing K it.
11214　序列分析和分子系统发育树的构建　　对
所测基因序列片段采用 DNA STA R [ 20 ] 软件包
(DNA STA R Inc. , 1995) 进行同源性排列和编辑
后, 以狼尾草属的橡草 (P. schum ach ) 为外群, 运用
PAU P410b [ 21 ]软件 (Sw offo rd, 1998)进行分析。每一
位点均视为无序特征, 经M EGA 2b3[ 22 ]软件 (Sudh ir
Kum ar, 2000) 中 K im u ra 22Param eter D istance 参
数转换成遗传距离值后用N J 法构树; 同时, 进行
1000 次Boo tst rap 自展法检验。
2　结果与分析
本研究测定的甘蔗属及其近缘属种 43 个个体
和 1 个橡草个体的整个 IT S 区序列 (含 IT S1, 518s
rDNA 和 IT S2) 均已在 GenBank 中登记注册 (登录
号见表 1) , 它们的长度范围为 589～ 591bp , 变异位
点为 140 个, 信息位点为 60 个; 其中, IT S1 和 IT S2
的长度范围分别为 205～ 208bp 和 216～ 220bp , 变
异位点为 64 和 68 个, 信息位点为 33 和 24 个; 518S
rDNA 长度为 164bp , 变异位点为 8 个, 信息位点为
3 个。序列比较显示: 所测的甘蔗属及近缘属种的
IT S 区序列长度相近, 变异程度较高; 其中, IT S1 的
长度短于 IT S2, 变异位点也少于 IT S2, 但 IT S1 所
提供的信息量 (位点) 却明显多于 IT S2, 这与已报道
的被子植物研究中, 大多数类群的这两个片段所提
供的信息量相近的结论不同[ 15 ]; 而 518S rDNA 长
度均为 164bp , 且非常保守, 在所有参试个体中只有
8 个变异位点和 3 个信息位点, 这一结果与已研究
过的大多数禾本科植物的 518s rDNA 基因非常保
守的结果相同[ 19 ]。在植物系统学研究中, 虽然仅根
据 IT S1 或 IT S2 的序列即可得出重要的系统学结
论, 但考虑到这两个片段的长度有限, 各自的信息量
并不十分充足, 且 518S rDNA 基因序列所能提供的
系统学信息却非常有限, 因此, 建议在植物系统学研
究中最好将 IT S1 和 IT S2 两个片段综合起来分析,
可不考虑或不测定 518S rDNA 基因的序列, 以获取
更准确的结论[ 15 ]。
从甘蔗属及其近缘属 13 个种的 IT S 区序列
( IT S1+ IT S2) 的变异位点排列结果看 (见表 2) ,
IT S 区序列在各属种间的变异程度较高, 且各属种
均有特定的变异位点或信息位点。如: 在 91bp 处甘
蔗属存在特有的变异位点为“A ”, 而其他属为“G”;
芒 属 分 别 在 34bp、52bp、238bp、267bp、279bp、
360bp 和 399bp 处均存在特有的变异位点, 分别为
“A ”、“A ”、“T”、“C”、“T ”、“T ”和“T ”, 而其他属在
此处的位点分别为“C”、“G”、“G”、“T”、“C”、“C”和
“A ”; 值得一提的是, 斑茅与其他属种相比有明显的
差 异, 分 别 在 56bp、68bp、72bp、103bp、192bp、
234bp、235bp、369bp 和 401bp 共 9 处存在“C”、
“A ”、“C”、“G”、“G”、“T”、“C”、“G”和“C”特定的变
异位点以及在 241bp 处存在 1 个缺失位点等; 这些
为甘蔗属及其近缘属种的系统发育和分类学的研究
提供了重要的分子依据和信息。
利用邻接法 (N J 法) 构建的 50% 多数一致树表
明 (见图 2) : 外群橡草 (R 25) 首先与其他属种分开;
在明显的 2 个一级分支中, 甘蔗属的 6 个种 17 个个
体聚为一个分支, 支持强度为 94% , 其他近缘属聚
为另一个分支; 而在甘蔗属的 3 个二级分支中, 热带
种和 1 个地方种 (浙江果蔗R 45)及印度种, 割手密、
大茎野生种及中国种, 3 个地方种 (歪俄 R 43, 红叶
蔗 R 44, 罗汉蔗 R 46) 分别聚在一起, 且具有较高的
支持强度; 在近缘属的 4 个二级分支中, 斑茅和芒属
各自聚为一个单独的分支, 支持强度分别为 99% 和
100% ; 而滇蔗茅种与河王八种, 蔗茅种与金猫尾种
则分别聚在一起, 构成另外 2 个分支, 支持强度分别
为 97% 和 78% , 这一结果与滇蔗茅种和蔗茅种 (蔗
茅属) , 河王八种和金猫尾种 (河王八属)分别与同一
个属的传统分类系统不同[ 1～ 3 ]。
183　3 期 陈辉等: 从核糖体DNA IT S 区序列研究甘蔗属及其近缘属种的系统发育关系

图 2　以狼尾草属的橡草 (P. schum ach)为外群, 基于 14 个甘蔗属及其近缘属种的 IT S 区序列构建的N J 树。
分支上的数字是 1000 次重复抽样检验的 boo tstrap 值
F ig. 2　T he N eighbo r2jo in ing tree based on 14 S accharum and related species of IT S sequences analysis w ith
P. schum ach as outgroup. N um bers above the branches are boo tstrap values (% ) of 1000 rep lications
283 　　　作　　物　　学　　报 29 卷　

表 2　　甘蔗属及其近缘属 13 个种的 ITS 区序列 ( ITS1+ ITS2)的变异位点排列
Table 2　　A ligned var iable sites of ITS( ITS1+ ITS2) sequences among 13 Saccha rum and related spec ies
　 111111 1111111111 1122222222 2222222222 2222223333 3333333333 3333344444 444
2223344445 5556667888 8889014445 5566677888 9900000333 3334445566 7778990000 1445566677 7789900011 111
0184802481 2671782123 6781341242 5924639089 2912589024 5680196807 3898250568 4120204901 2651901906 789
A rund inaceum (R 15) ACCCTTGGCG GCCCCACTTC CCCGGCTTTT TCGCGTCCGC GAA TTTCACT CGGA 2GTGCT A GCGTGGCGA TTCCCCCGCG CCGAA TCGCA CCG
A rund inaceum (R 16) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T. .
A rund inaceum (R 17) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T. .
A rund inaceum (R 18) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . T. . . . . . . . . . . . . . . . A. .
A rund inaceum (R 19) . . . . . . . . . A . . . . . . . . C. . . . . . . . . . C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T. .
A rund inaceum (R 20) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T. .
A rund inaceum (R 21) . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. . . . . . . . . . C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T. A
A rund inaceum (R 22) . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. . . . . . . . . . C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T. .
A rund inaceum (R 23) . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. . . . . . . . . . C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T. .
A rund inaceum (R 24) . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. . . . . . . . . . C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T. .
A rund inaceum (R 26) . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . TA.
A rund inaceum (R 27) . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. . . . . . . . . . C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T. A
E. rock ii (R37) . . . . . . . . . . . T. . TGTGC. . A T. A. . C. . . TA T. . . . . . A G. C. C. CAA A 2. . G. CA T. . . . . . . . . . . . . T. . . . A. . . T. . . . G. . . T. .
E. rock ii (R38) . . . . . . . . . . . T. . TGTGC. . A T. A. . C. . . TA T. . . . . . A G. C. C. CAA A 2. . G. C. T. . . . . . A. . . . . . . . . . . A. . . . . . . . G. . . T. .
E. f u lvus (R40) . . . . . . . . . . . TTT. GTCC. . . T. A. . . . . . . A. . . . . . . A. . . . . . . . . G A. . GA. . . . . T. . . . . . . . . . CT. . . . A. A T. . . . . G. . . T. .
E. f u lvus (R41) . . . . . . . . . . . TTT. GTCC. . . T. A. . . . . . . A. . . . . . . A. . . . . . . . G A. . GA. . . . . T. . . . . . . . . . CT. . . . A. A T. . . . . G. . . T. .
E. f u lvus (R42) . . . . . . . . . . . TTT. GTCC. . . T. A. . . . . . . A. . . . . . . A. . . . . . . . G A. . GA. . . . . T. . . . . . . . . . CT. . . . A. A T. . . . . G. . . T. .
L and2race (R 43) C. . . C. . . . . . T. . . GT. C. . . . AA. C. A. GTA. . C. . . . A. . . . . . . . G A. . GA. . . T. . . . . . . . . . . . . . . . . . A. . . . . . . A G. . G TA.
L and2race (R 44) C. . . C. . . . . . T. . . GT. C. . . . AA. C. A. GTA. . C. . . . A. . . . . . . . G A. . GA. . . T. . . . . . . . . . . . . . . . . . A. . . . . . . A G. . G TA.
L and2race (R 45) . . . . C. . . . . . T. T. GT. C. . . TAA. C. . . GTA. ACTT. . A. . . A. T. . G A. . GA. . . T. . . . . . . . . . . . . . . . . . A. . . . . . . . G. . . TA.
L and2race (R 46) C. . . C. . . . . . T. . . GT. C. . . . AA. C. A. GTA. . C. . . . A. . . . . . . . G A. . GA. . . T. . . . . . . . . . . . . . . . . . A. . . . . . . A G. . G TA.
M . f loridu lus (R28) . . . AC. . . . . A T. TTTT. C. . . . . A. . . . . . . . . . . . . . . A. . . . . . . . A A. TGAA. . . C . A T. . . TT. . . . . . . T. AA T . . . . T. GA. . T. .
M . f loridu lus (R29) . . . AC. . . . . A T. TTCT. C. . . . . A. . . . . . . . . . . . . . . A. . . . . . . . A A. TGA. . . . C . . T. . . . . . . . . . . . T. AA T . . . . T. G. . . T. .
M . sinensis (R30) . . . AC. . . . . A T. TTCT. C. . . . . A. . . . . . . . . . . . . . . A. . . . . . . . A A. TGA. . . . C . . T. . . . . . . . . . . . T. AA T . . . . T. G. . . T. .
M . sinensis (R31) . . . AC. . . . . A T. TTTT. C. . . . . A. . . . . . . . . . . . . . . A. . . . . . . . A A. TGA. . . . C . . T. . . . . . . . . . G. T. AA T . . . . T. G. . . T. .
N . f a llax (R32) . . . . . C. . . . . T. TTGTCC. . . . . AA. . . . . . A. . . . . . . A. G. . . . . . A A. . GG. . . T. . . . . . . . . . T . CT. . . . A. . T. . G. . G. . G T. .
N . p orp hy rocom a (R 33) . . . . . . A. . . . T. . . GTCC. . A T. A. . C. . . . A. . . . . . . A G. C. C. . AA GC. . G. C. T. . . . . A. . . . . C. . . . . . A. . . . . . . . T. . . . . .
N . p orp hy rocom a (R 34) . . . . . . A. . . . T. . . GTCC. . A T. A. . C. . . . A. . . . . . . A G. C. C. . AA GC. . G. . . T. . . . . A. . . . . C. . . . . . A. . . . . . . . T. . . T. .
N . p orp hy rocom a (R 35) . . . . . . A. . . . T. . . GTCC. . A T. A. . C. . . . A. . . . . . . A G. C. C. . AA GC. . G. C. T. . . . . A. . . . . C. . . . . . A. . . . . . . . T. . . T. .
N . p orp hy rocom a (R 36) . . . . . . A. . . . T. . . GTCC. . A T. A. . C. . . . A. . . . . . . A G. C. C. . AA GC. . G. C. T. . . . . A. . . . . C. . . . . . A. . . . . . . . T. . . . . .
S. barberi (R4) . TT. C. . . . . . TTT. GT. CT . . TAA. C. . . GTA. ACT. . . A. . . A. . . . G A. . 2A. . . T. . . . C. . . . . . . . . . . . . A. . . . . . . . G. T. TA.
S. barberi (R5) . . T. C. . . . . . T. T. GT. C. . . TAA. C. . . GTA. . CT. . . A. . . . . . . . G A. . 2A. . . T. . . . A. . . . A. . . . . . . . A. . . . . . . . G. . . TA.
S. barberi (R6) . . T. C. . . . . . T. T. GT. C. . . TAA. C. . . GTA. . CT. . T A. . . . . . . . G A. . 2A. . . T. . . . C. . . . . . . . . . . . . A. . . . . . . . G. . . TA.
S. of f icinarum (R 1) . . T. C. . . . . . T. T. GT. CT . . TAA. C. . . GTA. ACTT. . A. . . . . T. . G A. . 2A. . . T. . . . . . . . . . . . . . . . . . A. . . . . . . A G. . . TA.
S. of f icinarum (R 2) . . T. C. . . . . . T. T. GT. CT . . TAA. C. . . GTA. ACTT. . A. . . . . T. . G A. . 2A. . . T. . . . . . . . . . . . . . . . . . A. . . . . . . A G. . . TA.
S. of f icinarum (R 3) . . . . C. . . . . . T. T. GT. CT . . TAA. C. . . GTA. ACTT. . A. . . . . T. . G A. . 2A. . . T. . . . . . . . . . . . . . . . . . A. . . . . . . A G. . . TA.
S. robustu (R12) . T. . C. . T. . . T. T. GT. C. G. TAA. C. . . GTA. . C. . . . A. . . . . . . . G A. . GA. . . T. . . . . . . . . . . . . . . . . . A. . . . . . . . G. . . TA.
S. sinense (R10) . T. . C. . TT. . T. T. GT. C. G. TAA. C. . . GTA. . C. . A. A. . . . . . . . G A. . GA. . . T. . . . . . . . . A. . . . . . . . A. . . . . . . . G. . . TA.
S. sinense (R7) . T. . C. . TT. . T. T. GT. C. G. TAA. C. . . GTA. . C. . A. A. . . . . . . . G A. . GA. . . T. . . . A. . . . A. . . . . . . . A. . . . . . . . G. . . TA.
S. sinense (R8) . T. . C. . TT. . T. T. GT. C. G. TAA. C. . . GTA. . C. . A. A. . . . . . . . G A. . GA. . . T. . . . . . . . . A. . . . . . . . A. . . . . . . . G. . . TA.
S. sinense (R9) . T. . C. . TT. . T. T. GT. C. G. TAA. C. . . GTA. . C. . A. A. . . . . . . . G A. . GA. . . T. . . . . . . . . A. . . . . . . . A. . . . . . . . G. . . TA.
S. sp ontaneum (S110) . . . . C. . T. . . T. T. GT. C. G. TAA. C. . . GTA. . C. . . T A. . . . . . . . G A. . GA. . . T. . . . . . . . . A. . . . . . . . A. . . . A. . . A. . . TA.
S. sp ontaneum (S126) . . . . C. . T. . . T. T. GT. C. G. TAA. C. . . GTA. . CT. . . A. . . A. . . . G A. . GA. . . T. . . . . . . . . A. . . . . . . TA. . . . . . . . A. . . TA.
　　注: “. ”代表与第一列序列相同的位点;“2”为缺失位点。
No te: “. ”deno ted sam e sites w ith first sequence,“2”deno ted absen t sites.
383　3 期 陈辉等: 从核糖体DNA IT S 区序列研究甘蔗属及其近缘属种的系统发育关系

3　讨论
随着现代分子生物学技术的迅猛发展, 许多新
的技术和方法已广泛应用于植物分类学、系统发育、
物种形成与进化等方面的研究[ 8～ 13, 15 ]。目前, 作为
18S226S rDNA 一个组成部分的内转录间隔区
( IT S) , 由于在核基因组中是高度重复的, 且通过不
等交换和基因转换使这些重复单位间发生位点内或
位点间的同步进化 (concerted evo lu t ion) ; 同时, 在
大多数禾本科植物中其长度比较稳定, 进化速率也
较快, 这些就为 PCR 扩增及测序奠定了基础, 从而
使 IT S 成为植物系统发育和分子进化研究的重要
标记[ 14～ 19 ]。
从本研究的 IT S 序列分析结果来看 (表 2 和图
2) , 在甘蔗属的大分支中, 地方种的 3 个个体 (R 43、
R 44 和 R 46) 聚在一起, 而另 1 个个体 (浙江果蔗
R 45) 则与热带种聚在同一个次级分支上, 支持强度
为 62% , 说明该种可能属于热带种; 3 个热带种聚为
两种类型, 拔地拉 (R 1) 和黑车里本 (R 2) 为同一类
型, 在 28bp 处的位点为“T”, 克林斯它林 (R 3) 那则
为另一种类型, 在 28bp 处的位点为“C”; 3 个印度种
中的M ango (R 4) 与N aygo ri(R 5)、Chunnee (R 6) 分
别聚为两种类型, 分别在 21bp、83bp、166bp、205bp
和 410bp 处存在位点差异, 但均与热带种聚在同一
个次级分支上, 说明热带种和印度种具有较近的亲
缘关系, 该结果支持印度种是热带种的天然杂交种
的观点[ 1～ 3 ]; 割手密、大茎野生种和中国种聚为甘蔗
属的另一个次级分支, 其中, 在 4 个中国种中, 芦蔗
(R 7) 聚为一种类型, 竹蔗 (R 8)、草甘蔗 (R 9) 和U ba
(R 10) 则为另一种类型, 在 288bp 处存在位点差异,
但四者均与割手密和大茎野生种具有较近的亲缘关
系, 说明中国种可能是割手密或大茎野生种的天然
杂交种。
与甘蔗属距离较近的是河王八属和蔗茅属, 它
们与甘蔗属具有较多相同的位点和较近的亲缘关
系; 同时, 河王八属和蔗茅属聚在同一个分支, 说明
它们是甘蔗近缘属中亲缘关系较近的两个属。河王
八属中的河王八种的 4 个个体, 金猫尾种的 1 个个
体 (R 32) , 蔗茅属中的蔗茅种 3 个个体 (R 40, R 41 和
R 42)和滇蔗茅种的 2 个个体 (R 37 和 R 38) 分别聚
为 4 个独立的分支。然而, 与传统的分类结果不同的
是: 河王八属中的金猫尾种与蔗茅属的蔗茅种聚在
一起, 而河王八种则与滇蔗茅种聚在另一个分支上,
且 boo tst rap 检验值分别为 78% 和 97% , 具有较高
的支持强度。因而, 基于本实验结果, 我们认为: 有必
要对河王八属和蔗茅属各自的分类构成作进一步的
研究论证。
芒属和斑茅是距甘蔗属较远的 2 个大的分支。
在芒属中, 五节芒和芒各自的 2 个个体分为两种不
同的类型; 而作为参试个体最多的斑茅, 是距甘蔗属
距离最远的一个分支, 12 个个体中, 除广东 32 号
(R 26) 是一个特殊类型外 (该种体细胞染色体仅为
2n = 20) , 其他 11 个个体可分为两个明显的类型,
R 15～ R 18、R 20 为一种类型, R 19、R 21～ R 24、R 27
为另一种类型, 该结果与细胞学分析结果较为一致,
这两种类型的体细胞染色体分别为 2n= 40 和 2n=
60。关于甘蔗属及其近缘属种的系统发育关系, 特别
是斑茅的分类地位在国内甘蔗界和植物学界一直没
有统一, 而在国外甘蔗界把它归为蔗茅属 (E ri2
an thus)已没有什么争议[ 1～ 7 ]。从本研究的分析结果
看, 斑茅 (S. a rund inaceum 或 E. a rund inaceum ) 具
有其他属种所没有的特异位点, 是距甘蔗属距离较
远的一个独立分支; 结合多年来对它们的形态学鉴
定结果和染色体分析结果, 我们初步认为: 斑茅并不
属于甘蔗属 (S accha rum ) , 但其是否属于蔗茅属 (E 2
rian thus) , 还是应当立为单种属, 有待于进一步的研
究探讨。
致谢: 本研究得到中国科学院昆明动物研究所细胞
与分子进化开放研究实验室的施鹏、于黎、吕雪梅、
禹一川、苟世康等的帮助, 采样过程得到云南省甘蔗
研究所王丽萍、马丽、夏红明等的帮助, 特此致谢!
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