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The Relationship between Aleuritopteris humatifolia and A-chrysophylla Based on Three Chloroplast DNA Sequences Analyses

基于三种叶绿体基因序列的证据分析阴石粉背蕨和金粉背蕨的关系



全 文 :基于三种叶绿体基因序列的证据分析阴石粉背蕨
和金粉背蕨的关系∗
王  弯1ꎬ 杨文利2ꎬ 窦  平1ꎬ 赵冉冉1ꎬ 张钢民1∗∗
(1 北京林业大学自然保护区学院ꎬ 北京  100083ꎻ 2 河北农业大学园林与旅游学院ꎬ 河北 保定  071000)
摘要: 选择阴石粉背蕨 (Aleuritopteris humatifolia) 和金粉背蕨 (A􀆰 chrysophylla) 及其相关类群共 27种植物ꎬ
提取基因组 DNAꎬ 通过聚合酶链式反应 (PCR) 扩增其叶绿体 rbcLꎬ trnL ̄F 和 matK 序列ꎬ 所得序列利用
ClustalX 软件进行对位排列ꎬ 用 MEGA6􀆰 0软件计算种内及种间遗传距离ꎬ 并采用最大简约法 (MP) 构建
系统发育树ꎮ 结果显示: 阴石粉背蕨 1个样品和金粉背蕨 2 个样品的 rbcLꎬ trnL ̄F 和 matK 序列间差异很
小ꎬ 最大遗传距离均小于其与其它近缘种的种间最小遗传距离ꎬ 结合两个种叶片形态、 孢子、 囊群盖和根
状茎鳞片等形态学特征的对比研究ꎬ 作者认为阴石粉背蕨应该作为金粉背蕨的异名处理ꎮ
关键词: 阴石粉背蕨ꎻ 金粉背蕨ꎻ 碎米蕨类ꎻ rbcLꎻ trnL ̄Fꎻ matK
中图分类号: Q 75ꎬ Q 949          文献标志码: A            文章编号: 2095-0845(2015)03-301-08
The Relationship between Aleuritopteris humatifolia and A􀆰 chrysophylla
Based on Three Chloroplast DNA Sequences Analyses
WANG Wan1ꎬ YANG Wen ̄li2ꎬ DOU Pin1ꎬ ZHAO Ran ̄ran1ꎬ ZHANG Gang ̄min1∗∗
(1College of Nature Conservation Beijing Forestry Universityꎬ Beijing 100083ꎬ Chinaꎻ 2 College of Landscape
Architecture and Tourismꎬ Hebei Agricultural Universityꎬ Baodingꎬ Hebei 071000ꎬ China)
Abstract: Total DNA from 27 species including Aleuritopteris humatifolia and A􀆰 chrysophylla and related taxa was
extracted in this researchꎬ and the rbcLꎬ trnL ̄F and matK sequences were amplified and sequenced. The sequences
were aligned by ClustalX. The phylogenetic trees were constructed by Maximum parsimony methods and the intraspe ̄
cific and interspecific genetic distance were computed in MEGA 6􀆰 0. The results showed as follows: no significant
difference among rbcLꎬ trnL ̄F and matK sequences of one sample of A􀆰 humatifolia and two samples of A􀆰 chrysophy ̄
llaꎬ and the maximum genetic distance between A􀆰 humatifolia and A􀆰 chrysophylla were less than the minimum ge ̄
netic distance between A􀆰 humatifolia and other closely related species. Thereforeꎬ our study support the taxonomic
treatment of reducing A􀆰 humatifolia to synonym of A􀆰 chrysophylla based on our phylogenetic analysis combining the
evidences from their morphological characters of bladesꎬ sporesꎬ indusiaꎬ and rhizome scales.
Key words: Aleuritopteris humatifoliaꎻ A􀆰 chrysophyllaꎻ cheilanthoid fernsꎻ rbcLꎻ trnL ̄Fꎻ matK
  碎米蕨类 (cheilanthoid ferns) 隶属广义凤尾
蕨科碎米蕨亚科 ( Cheilanthoideae) ( Smith 等ꎬ
2006ꎻ Schuettpelz 和 Pryerꎬ 2007ꎻ Schuettpelz 等ꎬ
2007ꎻ Liu等ꎬ 2008ꎻ Windham等ꎬ 2009ꎻ Christen ̄
husz等ꎬ 2011)ꎬ 全世界约 400 ~ 500 种ꎮ 该类群
广布于世界各地ꎬ 并集中分布于 6 个间断区域:
墨西哥、 安地斯山脉、 巴西、 非洲、 中国-喜马
拉雅地区和大洋州 (Tryon 和 Tryonꎬ 1973)ꎮ 与
植 物 分 类 与 资 源 学 报  2015ꎬ 37 (3): 301~308
Plant Diversity and Resources                                    DOI: 10.7677 / ynzwyj201514127

∗∗
基金项目: 国家自然科学基金 (31270253)ꎻ 国家基金委重大国际合作项目 (31110103911)
通讯作者: Author for correspondenceꎻ E ̄mail: gary1967@bjfu􀆰 edu􀆰 cn
收稿日期: 2014-09-15ꎬ 2015-02-03接受发表
作者简介: 王弯 (1989-) 女ꎬ 研究生ꎬ 硕士ꎬ 主要从事分植物系统分类学等领域的研究ꎮ E ̄mail: wangwan1212@126􀆰 com
普通蕨类植物不同ꎬ 碎米蕨类常生长在干旱、 半
干旱的石质山区或干热河谷ꎬ 与卷柏类等植物混
生ꎬ 是干旱石灰岩山地的代表性植物ꎮ 其主要特
征是体型较小ꎬ 植株常被有鳞片、 毛或蜡质粉状
物等ꎬ 如粉背蕨属 (Aleuritopteris)ꎮ 由于形态上
的趋同进化ꎬ 使得碎米蕨类植物的系统分类ꎬ 特
别是类群间的界定十分困难 ( Tryon 和 Tryonꎬ
1982)ꎮ Copeland (1947) 认为它是蕨类植物中最
令人困惑的类群之一ꎮ 在国产碎米蕨类植物中ꎬ
粉背蕨属的种类最多ꎬ 分类也最为困难ꎬ 许多种
类的处理不同学者意见分歧较大ꎮ
粉背蕨属是由法国人 Fée 依据 Pteris farinosa
Forsk. 为模式于 1852 年创立的ꎬ 但一直未能引
起人们足够的重视ꎬ 常被并入到 Cheilanthes 属下
作为一个组ꎮ Ching (1941) 在恢复粉背蕨属的
同时ꎬ 对中国的类群进行了分类研究ꎮ 他将该属
划分为 3 个组ꎬ 并记录了 19 种植物ꎮ 武素功
(1979) 将粉背蕨属中的薄叶组独立出来ꎬ 建立
了薄鳞蕨属ꎬ 随后又对中国粉背蕨属进行了系统
的分类研究ꎬ 发表了部分新类群ꎬ 承认中国有
25种 (武素功ꎬ 1981)ꎬ 后来出版的 «中国植物
志» 基本引用了该分类处理 (秦仁昌和邢公侠ꎬ
1990)ꎮ 其中金粉背蕨 (Aleuritopteris chrysophylla
(Hook.) Ching) 分布于我国南部和西南部ꎬ 向
西可达尼泊尔和印度ꎮ 该种区别于其它类群的主
要特征是叶背面被金黄色粉末ꎻ 叶柄红棕色ꎬ 圆
柱形ꎬ 根状茎及叶柄基部的鳞片为线状披针形ꎬ
红棕色ꎬ 无淡色狭边ꎻ 囊群盖边缘为浅波状ꎬ 不
间断ꎮ 但是ꎬ 叶背金黄色这一特征只有在标本干
燥后才能清晰可见ꎬ 新鲜的叶片背面往往呈淡黄
色或黄白色ꎮ 其它微形态特征在野外很难观察ꎬ
加之该种的居群数量较少ꎬ 踪迹难觅ꎬ 导致许多
学者对它的形状难以把握ꎮ
阴石粉背蕨 ( Aleuritopteris humatifolia X􀆰 C.
Zhang et L. Shi) 是由张宪春和石雷 (1994) 根据
海南岛五指山主峰顶上采集的植物而发表的新种ꎮ
该种被认为形态接近于银粉背蕨 (A􀆰 argentea
(Gmel.) Fée)ꎬ 但植株很小ꎬ 叶柄细瘦ꎬ 基部鳞
片小ꎬ 一色ꎬ 呈红棕色ꎬ 线状披针形ꎻ 叶片下面
被黄色粉末ꎮ 由于该植物生长在高海拔的岩石缝ꎬ
体型较小ꎬ 叶片卵状五角形ꎬ 接近银粉背蕨系
(五角叶系) 的种类ꎬ 但从叶柄基部的鳞片特征和
叶片下面的被粉情况来看ꎬ 该种同粉背蕨系的金
粉背蕨更为接近ꎮ Fraser ̄Jenkins (1997) 虽然不承
认粉背蕨属ꎬ 但他认为阴石粉背蕨和金粉背蕨为
同种植物ꎬ 应予归并ꎮ 在对中国碎米蕨类植物的
研究中ꎬ 张钢民 (2003) 对二者的孢子形态、 根
状茎鳞片特征等进行了系统的比较ꎬ 认为没有本
质的区别ꎬ 同意 Fraser ̄Jenkins的处理意见ꎬ 并在
后来出版的 «Flora of China» 中将阴石粉背蕨处理
为金粉背蕨的异名 (Zhang和 Yatskievychꎬ 2013)ꎮ
利用形态学性状进行分类在很多时候缺乏遗
传基础ꎬ 现代分子系统学可以为蕨类植物各类群
之间的亲缘关系提供可靠的证据ꎬ 以 PCR 技术
为基础ꎬ 利用特定的 DNA 序列差异以及分子标
记 (如 RAPD和 AFLP 等) 对蕨类植物种间和变
种间关系的研究已有报道 (Hennequin 等ꎬ 2003ꎻ
Trewick等ꎬ 2002ꎻ Wang等ꎬ 2010)ꎮ 近年来ꎬ 越
来越多的叶绿体 DNA 序列被证明适合探讨属下
等级的亲缘关系ꎬ 如利用叶绿体基因组的 rbcL
序列探讨耳蕨属 (Polystichum) ( Li 等ꎬ 2004)、
贯众属 (Cyrtomium) ( Lu 等ꎬ 2005) 和舌蕨属
(Elaphoglossum) (Skog 等ꎬ 2004) 等属的种间演
化关系ꎻ 而 trnL ̄trnF 基因间隔区 ( IGS) 是非编
码的序列ꎬ 演化速率比较快ꎬ 曾被用于探讨粤紫
萁 Osmunda mildei C. Chr. 的系统位置及遗传关
系 (勾彩云等ꎬ 2008)ꎻ matK 基因一直被应用于
构建被子植物的系统发育关系ꎬ Kuo 等 (2011)
首次使用该基因构建了真水龙骨类 I (eupolypods
I) 和真水龙骨类 II (eupolypods II) 的系统树ꎬ 认
为 matK基因非常适合用于蕨类植物的分子系统
学研究ꎻ Zhang 等 (2007) 利用 rbcL 和 trnL ̄trnF
序列构建亚洲 (主要是中国) 碎米蕨类植物的系
统关系ꎬ 但并未涉及金粉背蕨和阴石粉背蕨ꎬ 同
时利用叶绿体基因组 matK 序列对碎米蕨类植物
的研究至今未见报道ꎮ
本文扩增阴石粉背蕨和金粉背蕨的 rbcLꎬ trn
L ̄F和 matK基因序列ꎬ 利用多基因序列的分子
遗传学证据来确定两者的亲缘关系ꎬ 为探讨碎米
蕨类群植物的种间关系及其演化提供基础资料ꎮ
1  材料和方法
1􀆰 1  材料
采集本研究所需 27 种健康植株的新鲜叶片ꎬ 将其
203                                  植 物 分 类 与 资 源 学 报                            第 37卷
置变色硅胶迅速干燥ꎬ 带回实验室ꎬ 以备 DNA提取ꎮ 详
细采集信息见表 1 (名称和分类采用 «中国植物志»)ꎬ
序列信息见表 2ꎮ
1􀆰 2  研究方法
1􀆰 2􀆰 1  植物总 DNA 提取   总 DNA 的提取采用改良的
CTAB方法 (Doyle和 Doyleꎬ 1987)ꎬ 取植物干燥叶片 0􀆰 2
g用于 DNA 提取ꎬ 0􀆰 8%琼脂糖凝胶电泳检测ꎬ 调整各
模板质量浓度至 10 mg􀅰L-1左右ꎬ 4 ℃贮存备用ꎮ
1􀆰 2􀆰 2  PCR扩增及序列测定  扩增反应在 Eppendorf 梯
度 PCR扩增仪上进行ꎮ 反应体积为 20 μLꎬ 1 μL DNA模
板ꎬ 1 mmol􀅰L-1 dNTPsꎬ 10 × bufferꎬ 5 pmol􀅰L-1引物ꎬ
TaqDNA聚合酶 1 Uꎮ
扩增程序为 94 ℃预变性 4 minꎻ 94 ℃变性 30 sꎬ 52 ℃
退火 40 sꎬ 72 ℃延伸 1 minꎬ 35个循环ꎻ 72 ℃延伸 10 minꎻ
10℃降温 10 minꎮ rbcL基因序列的扩增和测序用的正反引
物分别是 ESRBCL1F和 ESRBCL1361R (Schuettpelz和 Pry ̄
erꎬ 2007)ꎬ trnL ̄F基因间隔区序列的扩增和测序用的正
反引物分别是 e和 f (Taberlet等ꎬ 1991)ꎬ matK基因序列
的扩增和测序用的正反引物分别是 FERmatK fEDR 和引
物 FERmatK rAGK (Kuo等ꎬ 2011) ꎮ
扩增产物经 1􀆰 0%琼脂糖电泳后用 Gene Genius Bio
imagingsystem凝胶成像系统观察ꎬ 2 000 bp Plus DNA Mark ̄
er为标准分子量标记ꎮ
PCR 产物纯化及 DNA 序列测定委托北京诺赛基因
组研究中心有限公司进行ꎮ 为避免实验误差ꎬ 保证测序
准确性ꎬ 每个样品都作两次重复ꎮ
1􀆰 2􀆰 3  数据分析  所有序列经过序列拼接软件整理ꎬ 用
ClustalX 1􀆰 83软件运算全局联配 (Complete Alignment)ꎬ
进行多序列的对位排列 (Thompson等ꎬ 1997)ꎮ 对位排列
后用 MEGA6􀆰 0 软件进行序列分析和遗传距离计算
(Kimuraꎬ 1981)ꎬ 遗传距离采用 Kimura ̄2参数遗传距离ꎮ
最大简约法 (Maximum parimonyꎬ MP) 构建系统发育树ꎬ
系统树分支节点置信度的评价用自展检验 (Bootstrapꎬ
BP) 表示ꎬ 自展数据集为 1 000 (Koichiro等ꎬ 2013)ꎮ
表 1  实验材料信息以及本研究所获得的 GenBank收录号
Table 1  Samples information and GenBank accession numbers for taxa generated in this study
物种 Species 采集人 Gatherer 采集地 Locality 凭证标本 Vocher
金粉背蕨 1 Aleuritopteris chrysophylla 1 张宪春 Zhang Xianchun 广西金秀 Guangxi Jinxiu 043 (PE)
金粉背蕨 2 A􀆰 chrysophylla 2 张钢民 Zhang Gangmin 云南大理苍山 Yuannan Dali 2014069 (BJFC)
阴石粉背蕨 A􀆰 humatifolia 毛星星 Mao Xingxing 海南五指山 Hainan Wuzhishan HN2012122009 (BJFC)
陕西粉背蕨 A􀆰 shensiensis 毛星星 Mao Xingxing 北京西山 Beijing Xishan M2012092701 (BJFC)
银粉背蕨 A􀆰 argentea 毛星星 Mao Xingxing 北京西山 Beijing Xishan M2012092702 (BJFC)
白边粉背蕨 A􀆰 albomarginata 毛星星 Mao Xingxing 四川天全县 Sichuan Tianquan M2012071001 (BJFC)
阔盖粉背蕨 A􀆰 grisea 毛星星 Mao Xingxing 四川凉山 Sichuan Liangshan 2013080706 (BJFC)
毛叶粉背蕨 A􀆰 squamosa 毛星星 Mao Xingxing 海南省东方市 Hainan Dongfang HN2012121601 (BJFC)
雪白粉背蕨 A􀆰 niphobola 毛星星 Mao Xingxing 四川金川县 Sichuan Jinchuan M2012072009 (BJFC)
金爪粉背蕨 A􀆰 veitchii 毛星星 Mao Xingxing 四川宝兴县 Sichuan Baoxing M2012070708 (BJFC)
假银粉背蕨 A􀆰 subargentea 毛星星 Mao Xingxing 四川金川县 Sichuan Jinchuan M2012072007 (BJFC)
裸叶粉背蕨 A􀆰 duclouxii 毛星星 Mao Xingxing 四川康定 Sichuan Kangding M2012071804 (BJFC)
阔羽粉背蕨 A􀆰 tamburii 毛星星 Mao Xingxing 云南鸡足山 YunnanJizu Mountain 2013090301 (BJFC)
硫磺粉背蕨 A􀆰 duclouxii var. sulphurea 毛星星 Mao Xingxing 四川西昌市 Sichuan Xichang 2013080411 (BJFC)
棕毛粉背蕨 A􀆰 rufa 毛星星 Mao Xingxing 云南香格里拉 Yunnan Shangri ̄la 2013082915 (BJFC)
丽江粉背蕨 A􀆰 likiangensis 毛星星 Mao Xingxing 云南鸡足山 YunnanJizu Mountain 2013090203 (BJFC)
凤尾旱蕨 Pellaea paupercula 毛星星 Mao Xingxing 四川康定 Sichuan Kangding M2012071803 (BJFC)
西南旱蕨 P􀆰 smithii 毛星星 Mao Xingxing 四川金川县 Sichuan Jinchuan M2012072003 (BJFC)
旱蕨 P􀆰 nitidula 毛星星 Mao Xingxing 四川康定 Sichuan Kangding M2012071801 (BJFC)
三角羽旱蕨 P􀆰 calomelanos 毛星星 Mao Xingxing 云南金沙江 Yunnan Jinshan River 2013081501 (BJFC)
华北薄鳞蕨 Leptolepidium kuhnii 毛星星 Mao Xingxing 云南香格里拉 Yunnan Shangri ̄la 2013082912 (BJFC)
薄叶薄鳞蕨 L􀆰 dalhousiae 毛星星 Mao Xingxing 云南大理 Yunnan Dali 2013082605 (BJFC)
绒毛薄鳞蕨 L􀆰 subvillosum 毛星星 Mao Xingxing 云南鸡足山 Yunnan Jizu Mountain 2013090303 (BJFC)
小叶中国蕨 Sinopteris albofusca 毛星星 Mao Xingxing 四川木里县 Sichuan Muli County 2013080612 (BJFC)
金毛裸蕨 Paragymnopteris vestita 毛星星 Mao Xingxing 四川金川县 Sichuan Jinchuan M2012072008 (BJFC)
欧洲金毛裸蕨 P􀆰 marantae 毛星星 Mao Xingxing 四川康定 Sichuan Kangding M2012071402 (BJFC)
黑心蕨 Doryopteris concolor 张钢民 Zhang Gangmin 海南霸王岭 Hainan Bawanglin HN20121215 (BJFC)
戟叶黑心蕨 D􀆰 ludens 张钢民 Zhang Gangmin 云南勐腊 Yunnan Mengla 20010139 (PE)
3033期              王弯等: 基于三种叶绿体基因序列的证据分析阴石粉背蕨和金粉背蕨的关系               
表 2  用于本文系统发育分析的 DNA序列信息 (本实验获得的序列登录号用正体ꎬ 网上下载的序列登录号用斜体表示)
Table 2  DNA sequences information applied to phylogenetic analysis (accession numbers generated in
this study are regular scriptꎬ downloaded from NCBI are Italic)
分类群 Taxon rbcL序列号rbcL sequence Accession No.
trnL ̄F序列号
trnL ̄F sequence Accession No.
matK序列号
matK sequence Accession No.
Aleuritopteris chrysophylla 1 KP126956 KP085535 KP031646
A􀆰 chrysophylla 2 KP126955 KP085534 KP031645
A􀆰 humatifolia KP126957 KP085526 KP031647
A􀆰 shensiensis KP126958 KP085520 KP031648
A􀆰 argentea AY266410 DQ432667 KP031649
A􀆰 albomarginata AY266411 DQ432665 KP031650
A􀆰 grisea AY299653 DQ432669 KP031651
A􀆰 squamosa DQ432642 KP085521 KP031652
A􀆰 niphobola AY266409 DQ432670 KP031653
A􀆰 veitchii KP126959 KP085523 KP031654
A􀆰 subargentea KP126960 KP085524 KP031655
A􀆰 duclouxii U27447 KP085525 KP031656
A􀆰 tamburii DQ432644 DQ432666 KP031657
A􀆰 duclouxii var. sulphurea KP126961 KP085531 KP031658
A􀆰 rufa KP126962 KP137492 KP031659
A􀆰 likiangensis DQ432645 DQ432668 KP031660
Pellaea paupercula DQ432640 DQ432664 KP031661
P􀆰 smithii KP126963 KP085527 KP031662
P􀆰 nitidula DQ432638 DQ432662 KP031663
P􀆰 calomelanos GU935497 GU935600 KP031664
Leptolepidium kuhnii AY266412∗ DQ432672 KP031665
L􀆰 subvillosum KP126964 KP085533 KP031666
L􀆰 dalhousiae DQ432646 DQ432673 KP031667
Sinopteris albofusca DQ432647 DQ432677 KP031668
Paragymnopteris vestita DQ432652 DQ432682 KP031669
P􀆰 marantae DQ432655 DQ432684 KP031670
Doryopteris concolor AY266414 DQ432685 KP031671
D􀆰 ludens DQ432657 DQ432686 KP031672
2  结果分析
2􀆰 1  序列
本实验扩增得到阴石粉背蕨和金粉背蕨的
rbcLꎬ trnL ̄F和 matK 序列ꎬ 所有基因序列都已
上传至 NCBI基因库中ꎮ rbcL 序列对位排列后的
长度为 1 254 bpꎬ 变异位点 252 个ꎬ 信息位点
142个ꎬ 分别占序列总长度的 20􀆰 1%和 11􀆰 3%ꎻ
trnL ̄F序列对位排列后的长度为 404 bpꎬ 变异位
点 271个ꎬ 信息位点 169个ꎬ 分别占序列总长度
的 67􀆰 0%和 41􀆰 8%ꎻ matK 序对位排列后长度为
875 bpꎬ 空位始终作为缺失处理ꎬ 变异位点 481
个ꎬ 信息位点 298个ꎬ 分别占序列总长度的 54􀆰 9%
和 34􀆰 0%ꎻ 联合序列总长度为 2 533 bpꎬ 变异位
点 953个ꎬ 信息位点 579个ꎬ 分别占序列总长度
的 37􀆰 6%和 22􀆰 8%ꎮ
2􀆰 2  分子系统发育树及其分析
为了探讨阴石粉背蕨和金粉背蕨的亲缘关系ꎬ
将测定得到的所有序列进行系统发育分析ꎬ 采用
最常用的系统发育分析方法———MP 法构建系统
发育树ꎬ 详见图 1ꎮ 以戟叶黑心蕨和 2 种金毛裸
蕨属植物作为外类群ꎬ 外类群与内类群明显分割
开来ꎬ 处于系统发育树的最外侧ꎮ 采自广西和云
南的金粉背蕨样本聚为一强支ꎬ 自展支持率高达
100%ꎻ 阴石粉背蕨和金粉背蕨强烈聚为一强分
支ꎬ 自展支持率高达 100%ꎮ 棕毛粉背蕨、 薄叶
薄鳞蕨及阔盖粉背蕨聚在一起并与华北薄鳞蕨、
403                                  植 物 分 类 与 资 源 学 报                            第 37卷
绒毛薄鳞蕨构成的一支形成姐妹群关系ꎬ 支持率
为 100%ꎻ 这一姐妹群与阴石粉背蕨、 金粉背蕨
聚为一支ꎬ 但支持率较低ꎻ 金爪粉背蕨与丽江粉
背蕨构成一强支ꎬ 毛叶粉背蕨单独一支位于较外
侧ꎮ 旱蕨属的 3个成员聚为一支ꎬ 自展支持率高
达 99%ꎻ 假银粉背蕨、 裸叶粉背蕨等 5个粉背蕨
属成员聚为一强分支ꎬ 自展支持率为 100%ꎻ 依
次向外的分支是: 雪白粉背蕨、 小叶中国蕨聚为
的一支ꎻ 阔羽粉背蕨单独一支ꎻ 三角羽旱蕨、 黑
心蕨聚为一支ꎬ 自展支持率为 99%ꎮ
2􀆰 3  遗传距离及其分析
根据系统发育树所示ꎬ 选择与阴石粉背蕨和
金粉背蕨最近缘的 8个种类计算遗传距离 (表 3)ꎮ
结果显示ꎬ 基于联合序列 ( rbcLꎬ trnL ̄F 和 matK
序列) 计算出: 采自两个不同地区的金粉背蕨遗
传距离为 0􀆰 000ꎬ 阴石粉背蕨和金粉背蕨 2 个样
品的种间最大遗传距离为 0􀆰 004ꎬ 且阴石粉背蕨
与其它 8个近缘种的种间最小遗传距离 0􀆰 025ꎮ
图 1  基于联合序列 ( rbcLꎬ trnL ̄F和 matK) 的 MP 树 (自展支持率>50%)
Fig􀆰 1  MP Analysis based on combined sequences of rbcLꎬ trnL ̄F and matK (Bootstrap>50%)
5033期              王弯等: 基于三种叶绿体基因序列的证据分析阴石粉背蕨和金粉背蕨的关系               
表 3  阴石粉背蕨和金粉背蕨及其近缘类群联合序列 (rbcLꎬ trnL ̄F和 matK) 间的遗传距离
Table 3  Genetic distances between combined sequences ( rbcLꎬ trnL ̄F and matK) in
Aleuritopteris humatifoliaꎬ A􀆰 chrysophylla and their close species
分类群 Taxon 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Aleuritopteris chrysophylla 1
A􀆰 chrysophylla 2 0􀆰 000
A􀆰 humatifolia 0􀆰 004 0􀆰 004
A􀆰 rufa 0􀆰 041 0􀆰 041 0􀆰 038
A􀆰 grisea 0􀆰 036 0􀆰 036 0􀆰 033 0􀆰 015
A􀆰 veitchii 0􀆰 028 0􀆰 028 0􀆰 025 0􀆰 038 0􀆰 032
A􀆰 squamosa 0􀆰 037 0􀆰 037 0􀆰 036 0􀆰 047 0􀆰 045 0􀆰 035
A􀆰 likiangensis 0􀆰 028 0􀆰 028 0􀆰 025 0􀆰 038 0􀆰 032 0􀆰 032 0􀆰 035
Leptolepidium kuhnii 0􀆰 032 0􀆰 032 0􀆰 029 0􀆰 029 0􀆰 024 0􀆰 030 0􀆰 041 0􀆰 030
L􀆰 subvillosum 0􀆰 032 0􀆰 032 0􀆰 030 0􀆰 030 0􀆰 024 0􀆰 031 0􀆰 040 0􀆰 031 0􀆰 005
L􀆰 dalhousiae 0􀆰 040 0􀆰 040 0􀆰 037 0􀆰 017 0􀆰 016 0􀆰 038 0􀆰 047 0􀆰 038 0􀆰 030 0􀆰 031
3  讨论
根据已有的研究ꎬ 阴石粉背蕨和金粉背蕨在
孢子体形态上极为相似ꎬ 如叶簇生ꎬ 三角形ꎬ 二
回羽状分裂 (图 2: Aꎬ D)ꎻ 根状茎先端密被鳞
片ꎻ 鳞片棕色狭披针形 (图 2: Cꎬ F)ꎻ 叶干后
纸质ꎬ 下面具黄色粉末ꎻ 孢子囊群线性ꎬ 沿裂片
边缘延伸ꎬ 仅裂片先端不育ꎬ 囊群盖膜质 (图
2: Bꎬ E)ꎬ 棕色ꎬ 边缘近全缘ꎬ 宿存等 (秦仁昌
和邢公侠ꎬ 1990ꎻ 张宪春和石雷ꎬ 1994)ꎻ 二者叶
柄基部的鳞片特征和叶片下面的被粉情况相同ꎻ
二者的孢子均是圆形ꎬ 三裂缝ꎬ 周壁较厚ꎬ 疏松
地包在孢子之外ꎬ 表面均为皱状纹饰 (于晶等ꎬ
2001)ꎮ
本文根据 rbcLꎬ trnL ̄F 和 matK 序列系统发
育分析的结果显示ꎬ 在所分析的 27 种碎米蕨亚
科及其邻近类群蕨类植物中ꎬ 阴石粉背蕨和金粉
背蕨在简约树上构成一个自展支持率为 100%的
分支ꎬ 这说明阴石粉背蕨和金粉背蕨的亲缘关系
相近ꎮ 进一步通过 rbcLꎬ trnL ̄F 和 matK 序列分
析阴石粉背蕨、 金粉背蕨及其近缘类群的遗传距
离显示ꎬ 阴石粉背蕨和金粉背蕨 2个样品的种间
最大遗传距离为 0􀆰 004ꎬ 远小于阴石粉背蕨与其
它 8个近缘种的种间最小遗传距离 0􀆰 025ꎮ 说明
这两个种 rbcLꎬ trnL ̄F 和 matK 序列差异很小ꎬ
亲缘关系较其它物种近ꎮ 结合上面的系统发育分
析可以看出ꎬ 3个分子序列证据强烈支持阴石粉
背蕨和金粉背蕨这两个物种聚为一支ꎬ 亲缘关系
很近ꎮ 阴石粉背蕨和金粉背蕨的标本分别采自海
南和广西、 云南ꎬ 地理环境的差异可能造成了某
些位点上碱基的替换ꎬ 致使遗传距离没有达到绝
对的 0􀆰 000ꎮ 然而ꎬ 形态方面如: 叶片、 孢子、 囊
群盖、 根状茎鳞片ꎬ 分子方面如: 系统发育树和
遗传距离的证据ꎬ 均表明阴石粉背蕨和金粉背蕨
的亲缘关系很近ꎬ 因此作者认为阴石粉背蕨应该
作为金粉背蕨的异名处理ꎮ
金粉背蕨
Cheilanthes chrysophylla Hookerꎬ Sp. Fil. 2:
113. 1852ꎻ Aleuritopteris flavopygmaea S􀆰 R. Ghoshꎻ
A􀆰 humatifolia X􀆰 C. Zhang & L. Shiꎻ Cheilanthes
argentea ( S􀆰 G. Gmelin ) Kunze var. chrysophylla
(Hooker) Hookerꎻ C􀆰 farinosa (Forsskål) Kaulfuss
var. chrysophylla (Hooker) C􀆰 B. Clarke.
植株矮小ꎬ 高 5 ~ 15 cmꎮ 根状茎短而直立ꎬ
先端密被线状披针形或披针形的深棕色 (同色ꎬ
无淡色边缘) 鳞片 (图 2: Cꎬ F)ꎮ 叶簇生ꎬ 粗约
1 mmꎬ 柄长 2~10 cmꎬ 圆柱形ꎬ 红棕色ꎬ 基部疏
被线状披针形鳞片ꎻ 叶片卵状三角形或五角形ꎬ
长 2~ 5 cmꎬ 基部宽 2 ~ 3 cmꎬ 基部二回羽状分
裂ꎬ 上部逐渐羽状分裂ꎬ 先端长渐尖ꎻ 叶片上面
光滑ꎬ 下面具淡黄色或乳黄色粉末ꎬ 干后呈金黄
色 (图 2: Aꎬ D)ꎮ 孢子囊群由少数孢子囊组成ꎬ
囊群盖线形ꎬ 不间断ꎬ 边缘波状ꎬ 棕色、 膜质
(图 2: Bꎬ E)ꎻ 孢子圆球形ꎬ 表面为皱状纹饰ꎮ
603                                  植 物 分 类 与 资 源 学 报                            第 37卷
图 2  Aꎬ Bꎬ C分别为: 金粉背蕨的叶片ꎬ 孢子囊群盖ꎬ 根状茎鳞片ꎻ Dꎬ Eꎬ F分别为:
阴石粉背蕨的叶片ꎬ 孢子囊群盖ꎬ 根状茎鳞片
Fig􀆰 2  Aꎬ Bꎬ C respectively indicate: The frondꎬ indusiumꎬ scale of Aleuritopteris chrysophyllaꎻ
Dꎬ Eꎬ F respectively indicate: The frondꎬ indusiumꎬ scale of Aleuritopteris humatifolia
〔参  考  文  献〕
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803                                  植 物 分 类 与 资 源 学 报                            第 37卷