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Molecular authentication and phylogenetic relationship of Bidens pilosa and its relative species

鬼针草及其近缘种的分子鉴定和亲缘关系研究



全 文 :中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45 卷 第 6 期 2014 年 3 月

·828·
• 药材与资源 •
鬼针草及其近缘种的分子鉴定和亲缘关系研究
夏 至,高致明*,李贺敏,张红瑞
河南农业大学农学院 中药材工程技术研究中心,河南 郑州 450002
摘 要:目的 构建鬼针草 Bidens pilosa 及其与近缘种之间系统发育关系,准确鉴别鬼针草及其近缘种。方法 提取鬼针草
及其近缘种 DNA,对核基因 ITS 片段和叶绿体基因 psbA-trnH 序列扩增和测序,计算物种种内、种间 Kimura 2-parameter
(K2P)遗传距离。采用最近距离、相似性搜索、构建 Neighbor-joining(NJ)系统聚类树 3 种方法进行鉴定分析。结果 ITS
和 psbA-trnH 分子系统树支持鬼针草不同居群样本聚为一单系分支,支持率为 79%和 87%;其中,鬼针草与白花鬼针草构成
一单系分支,金盏银盘与婆婆针构成姐妹群分支,上述两分支 ITS 和联合数据支持率均为 100%;狼把草与柳叶鬼针草、大
狼把草构成一单系分支(ITS 和联合数据支持率为 100%,psbA-trnH 数据支持率为 96%)。鬼针草及其近缘种种间 ITS 和
psbA-trnH 序列的遗传距离为 0.007 94~0.128 80 和 0.005 18~0.074 52,均远大于鬼针草种内遗传距离 0~0.001 59 和 0~
0.002 52。结论 鬼针草与白花鬼针草亲缘关系最近,金盏银盘与婆婆针构成姐妹群关系,狼把草与柳叶鬼针草、大狼把草
亲缘关系较近。ITS 和 psbA-trnH 序列可以准确鉴别鬼针草及其近缘种。
关键词:ITS;psbA-trnH;鬼针草;分子鉴定;亲缘关系
中图分类号:R282.12 文献标志码:A 文章编号:0253 - 2670(2014)06 - 0828 - 07
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2014.06.017
Molecular authentication and phylogenetic relationship of Bidens pilosa and its
relative species
XIA Zhi, GAO Zhi-ming, LI He-min, ZHANG Hong-rui
Research Center of Engineering Technology for Traditional Chinese Medicine Materials, College of Agronomy, Henan Agricultural
University, Zhengzhou 450002, China
Abstract: Objective To construct the phylogenetic relationship of Bidens pilosa and its relative species, and to accurately identify B.
pilosa and its relative species. Methods Total genomic DNA was isolated from B. pilosa and its relative species. Nuclear DNA
internal transcibed spacer (ITS) and chloroplast gene psbA-trnH sequences were amplified and sequenced. The Kimura 2-parameter
(K2P) distances were calculated. Authentication analyses were performed using Nearest Distance, BLAST1, and Neighbor-joining
(NJ) methods. Results The NJ trees (ITS and psbA-trnH data) indicated that the different populations of B. pilosa form a
monophyletic clade [Bootstrap (BS) = 79% and 87%]. B. pilosa and B. pilosa var. radiata formed one monophyletic clade, and B.
biternata was sister to B. bipinnata (ITS and combined data: BS = 100%). B. tripartita, B. cernua, and B. frondosa formed one
monophyletic clade (ITS and combined data: BS = 100%; psbA-trnH data: BS = 99%). The inter-specific genetic distances (ITS and
psbA-trnH data) between B. pilosa and its relative species were (0.007 94-0.128 80) and (0.005 18-0.074 52) which were far higher
than intra-specific genetic distances of B. pilosa (0-0.001 59) and (0-0.002 52). Conclusion The closest relative of B. pilosa is B.
pilosa var. radiata. B. tripartita is closely relative to B. cernua and B. frondosa. The sister relationship between B. biternata and B.
bipinnata is corroborated. ITS and psbA-trnH are two efficient barcodes for the authentication of B. pilosa and its relative species.
Key words: internal transcibed spacer; psbA-trnH; Bidens pilosa L.; molecular authentication; phylogenetic relationship

菊科(Asteraceae)鬼针草属 Bidens Linnaeus
植物药用历史悠久,始载于《本草拾遗》,在我国
有 9 种和 2 个变种,隶属于 2 个组,其中,鬼针草
Bidens pilosa Linn. 与其变种白花鬼针草 B. pilosa

收稿日期:2013-11-08
基金项目:科技部国家星火计划项目(2012GA750004);国家自然科学基金面上项目(31070171,31270236)
作者简介:夏 至(1974—),男,河南固始人,副教授,博士,研究方向为中药资源的分子鉴定。
Tel/Fax: (0371)63554995 E-mail: xiazhiE-meil@126.com
*通信作者 高致明,教授,主要从事中药资源的规范化种植研究。E-mail: gaozhiming672@shou.com
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45 卷 第 6 期 2014 年 3 月

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var. radiata Sch.、小花鬼针草 B. parviflora Willd.、
婆婆针 B. bipinnata Linn.、金盏银盘 B. pilosa var.
radiata Sch. 亲缘关系较近,隶属于裸果组,全国各
地均有分布[1]。河南分布有 6 种 1 个变种,野生资
源极为丰富[2]。鬼针草 Bidens pilosa Linn. 以全草入
药,具有清利湿热之功,多用于治疗咽喉疼痛、肠
炎痢疾、尿路感染、小儿腹泻、慢性支气管炎和神
经衰弱等疾病[3]。植物化学和药理学的研究表明鬼针
草属植物(如小花鬼针草、婆婆针、金盏银盘等)
大多可药用[4],活性成分主要是黄酮类、烯炔类化合
物等[3-4],具有抑菌、抗炎、抗上呼吸道感染、抗疟、
降血压等多种药理作用[5],临床应用十分广泛。由于,
鬼针草属植物在我国南北均有分布,生态适应幅度
大,形态上产生很多变异,导致鬼针草与同属的一
些近缘种很难区分。且有关鬼针草基源植物的中文
名称常有混淆,如鬼针草又叫三叶鬼针草,其下变
种白花鬼针草又叫金盏银盘,婆婆针又叫鬼针草。
因此,鬼针草属的药用物种之间容易混淆[5-10],
直接影响临床用药的安全。目前,有关鬼针草及
其同属的一些种类的鉴定主要集中在果实微形态
性状[6]、叶形态脉序图谱[11]、显微和薄层性状的分
析等[7],鬼针草与其近缘种的 DNA 条形码分子鉴定
研究未见报道。为确保鬼针草的正确和安全用药,
对鬼针草及其近缘种进行 DNA 条形码分子鉴定研
究,找到快速准确鉴定鬼针草的方法是非常必要的。
近年来,随着分子生物学的快速发展,DNA
条形码(DNA barcoding)技术为中药材物种鉴定
研究提供了方便快捷的方法。DNA 条形码技术是
利用标准的、有足够变异的、易扩增且相对较短的
DNA 片段对物种进行快速、准确的自动鉴定[12]。
目前,药用植物的 DNA 条形码鉴定研究得到快速
发展,广泛应用于多个科属的药用植物及中药材鉴
定 [13-15]。植物核糖体 DNA 中的内转录间隔区
(intemal transcribed spacer,ITS)和叶绿体基因
psbA-trnH 片段作为国际通用条形码序列,在种间及
种下居群间具有进化速率快、变异程度高、区分物
种能力强的特点适用于药用植物与其近缘种类等较
低分类阶元的分子鉴定[16-18]。本研究选用核基因
ITS 片段和叶绿体基因 psbA-trnH 片段,通过对鬼针
草属 7 个种和 1 个变种,取样分类标准依据《中国
植物志》和 Flora of China[19]共 22 个样本进行 DNA
条形码分子鉴定研究,探讨鬼针草及其与近缘种的
亲缘关系,为鬼针草的准确鉴定提供科学依据。
1 材料
收集鬼针草属 7 个种和 1 个变种共 22 个样本,
实验材料由河南农业大学农学院中药材系高致明教
授和朱长山教授鉴定,凭证标本保存于河南农业大
学。实验材料来源于植物新鲜叶片,经硅胶快速干
燥后保存于−80 ℃冰箱,实验材料详细信息、
GenBank 登录号见表 1。
2 方法
2.1 样品 DNA 的提取、扩增和测序
采用北京天根生化植物 DNA 提取试剂盒
(Tiangen Biotech Co.,中国)提取样品 DNA,ITS
序列扩增使用 Wendel 等 [20]设计的引物 ITS1
( 5’-AGAAGTCGTAACAAGGTTTCCGTA-3’ ) 和
ITS4(5’-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3’);psbA-
trnH 序列扩增使用 DNA 条形码通用引物[15],引物
由上海生工生物技术有限公司合成。PCR 反应条件
及扩增程序参考 Chen 等[15]和 Xia 等[21]的研究。PCR
产物纯化后,送到北京三博远志有限公司,用 ABI
3730X 测序仪(Applied Biosystems Co.,美国)进
行双向测序,测序结果在 GenBank 注册新序列号为
KF731835~KF731864,见表 1。
2.2 数据处理
测序所得的峰图采用 CodonCode Aligner V3.0
(CodonCode Co.,美国)对序列峰图进行校对拼接,
去除引物区和低质量的序列,利用软件 PAUP*
version 4.0b10 计 算 物种 种 内 、种 间 Kimura
2-parameter ( K2P ) 遗 传 距 离 。 构 建 邻 接
(Neighbor-joining,NJ)系统发育树,利用 Bootstrap
(BS,1 000 次重复)检验各分支的支持率。利用相
似性搜索法(BLAST1)、最近距离法(nearest
distance)、NJ 系统发育树等方法对鬼针草及其近缘
种进行鉴定分析。
3 结果与分析
3.1 ITS 序列信息、序列种内及种间变异分析
鬼针草及其同属的 7个种和 1个变种的 ITS序列
长度变异范围为 630~633 bp,鬼针草、白花鬼针草、
金盏银盘、婆婆针的 ITS 序列均为 633 bp,大狼把草
的 ITS 序列最短为 630 bp。其中 ITS1 序列长度变异
范围为252~255 bp。5.8 S区域长度均为164 bp,ITS2
序列长度变异范围为 213~216 bp。在 ITS 序列的矩
阵中,鬼针草 5 个居群的 ITS 序列长度一致,本课
题组取样的河南栾川、洛阳、禹州 3 个居群(A1、
A2 和 A3)与 A5(GenBank 序列号为 GU736433)
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45 卷 第 6 期 2014 年 3 月

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表 1 样品来源
Table 1 Source of samples
GenBank 登录号 编号 样品 采集地
ITS psbA-trnH
A1 鬼针草 B. pilosa 河南栾川 KF731835 KF731850
A2 鬼针草 河南洛阳 KF731836 KF731851
A3 鬼针草 河南禹州 KF731837 KF731852
A4 鬼针草 GenBank U67106
A5 鬼针草 GenBank GU736433
B1 白花鬼针草 B. pilosa var. radiata 河南栾川 KF731838 KF731853
B2 白花鬼针草 河南栾川 KF731839 KF731854
B3 白花鬼针草 GenBank AY623061 GQ435609
C1 小花鬼针草 B. parviflora 河南栾川 KF731840 KF731855
C2 小花鬼针草 河南洛阳 KF731841 KF731856
C3 小花鬼针草 河南洛宁 KF731842 KF731857
D1 金盏银盘 B. biternata 河南栾川 KF731843 KF731858
D2 金盏银盘 河南禹州 KF731844 KF731859
D3 金盏银盘 GenBank EU117247
EU117245
EU117273

E1 婆婆针 B. bipinnata 河南洛阳 KF731845 KF731860
E2 婆婆针 河南洛阳 KF731846 KF731861
E3 婆婆针 河南栾川 KF731847 KF731862
F1 狼把草 B. tripartita 河南洛阳 KF731848 KF731863
F2 狼把草 河南洛宁 KF731849 KF731864
F3 狼把草 GenBank U67097
G 大狼把草 B. frondosa GenBank U67094 HQ596614
H 柳叶鬼针草 B. cernua GenBank U67098 HQ596612
I 秋英 Cosmos bipinnatus GenBank FJ980345 GQ435119

ITS 序列的同源性高达 100%。居群 A4(GenBank
序列号为 U67106)对比其他 4 个居群有 3 个碱基位
点的变异,分别在居群 A4 的第 131 个位点,第 158
个位点,第 389 个位点。其中第 131、158 个位点分
别出现兼并碱基 Y 和 M,而第 389 个位点出现在
5.8 S 区域,由 T→C 的变异。ITS 序列种内种间 K2P
遗传距离结果显示,鬼针草与其同属其他 6 个种的
种间遗传距离为 0.007 94~0.128 80,明显大于鬼针
草种内的遗传距离(0~0.001 59)(表 2)。
3.2 psbA-trnH 序列信息、序列种内及种间变异分析
鬼针草及其同属的 7 个种和 1 个变种的
psbA-trnH 序列长度变异范围为 376~407 bp,其中
白花鬼针草的 psbA-trnH 序列最长为 407 bp,大狼
把草 psbA-trnH 序列最短均为 376 bp。在 psbA-trnH
序列的矩阵中,鬼针草的 3 个居群样本中,河南栾
川(A1)和禹州(A3)居群的 psbA-trnH 序列完全
一致,其中居群河南洛阳(A2)对比 A1 和 A3,在
43 个位点出现 1 个碱基位点由 T→A 的变异。对比
鬼针草的 psbA-trnH 序列,白花鬼针草的 psbA-trnH
序列在第 203 和 358 位点有 6 个碱基和 3 个碱基的
插入,金盏银盘和婆婆针在第 201 和 358 位点有 4
个碱基的缺失和 2个碱基的插入,小花鬼针草在 392
位点有 7 个碱基的缺失,狼把草、柳叶鬼针草和大
狼把草分别在第 182 和 226 位点有 9 个碱基和 6 个
碱基的插入。psbA-trnH 序列种内、种间 K2P 遗传
距离结果显示,鬼针草与其同属 6 个种的种间遗传
距离为 0.005 18~0.074 52,明显大于鬼针草种内的
遗传距离(0~0.002 52),见表 2。
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45 卷 第 6 期 2014 年 3 月

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表 2 基于 ITS 和 psbA-trnH 序列的鬼针草与其近缘种的种间和种内 K2P 遗传距离
Table 2 K2P genetic distance based on ITS and psbA-trnH from B. pilosa and its closely related species
植物名称 K2P 遗传距离 ITS psbA-trnH
鬼针草 B. pilosa 种间 0.007 94~0.128 80 0.005 18~0.074 52
种内 0~0.001 59 0~0.002 52
白花鬼针草 B. pilosa var. radiata 种间 0.007 94~0.130 63 0.005 11~0.076 80
种内 0.001 58~0.012 76 0~0.004 93
小花鬼针草 B. parviflora 种间 0.099 36~0.125 37 0.026 31~0.082 88
种内 0~0.001 58 0~0.002 58
金盏银盘 B. biternata 种间 0.001 58~0.123 26 0.005 11~0.074 35
种内 0 0
婆婆针 B. bipinnata 种间 0.001 58~0.125 19 0.046 89~0.118 48
种内 0 0
狼把草 B. tripartita 种间 0~0.128 58 0.071 41~0.109 07
种内 0 0
柳叶鬼针草 B. cernua 种间 0~0.130 63 0.071 41~0.109 07
大狼把草 B. frondosa 种间 0.051 87~0.126 25 0.024 20~0.118 48

3.3 鬼针草与其同属近缘种的鉴定分析
应用相似性搜索法(BLAST1)对鬼针草与其
同属近缘种进行鉴定分析,结果表明 ITS 和
psbA-trnH 序列可以准确鉴别鬼针草与其同属近
缘种。应用 PAUP*version 4.0b10 构建鬼针草与其
同属近缘种的 ITS 和 psbA-trnH 序列的 NJ 系统发
育树(图 1、2),外类群选择与鬼针草属近缘的
秋英属 Cosmos Cavanilles [22]。在 ITS 序列构建的
NJ 系统树上(图 1),鬼针草的 5 个居群样本聚为
一单系分支,支持率 79%。其中,金盏银盘、婆
婆针和小花鬼针草的 3 个居群均各自聚为一单系
分支,支持率为 53%、65%和 100%。白花鬼针草
和狼把草的 3 个居群并没有各自聚为一单系分
支。ITS 序列构建的 NJ 系统树可将鬼针草与其同
属近缘种明显地区分开。在 psbA-trnH 序列构建
的 NJ 系统树上(图 2),鬼针草的 3 个居群样本
聚为一单系分支,支持率 87%。其中,金盏银盘
的 2 个居群聚为一单系分支,支持率为 68%,婆
婆针和小花鬼针草的 3 个居群均各自聚为一单系
分支,支持率均为 100%。与 ITS 序列构建的 NJ
系统树一样,白花鬼针草(3 个居群)和狼把草
的(2 个居群)并没有各自聚为一单系分支。
psbA-trnH 序列构建的 NJ 系统树可将鬼针草与其
同属近缘种明显地区分开。
3.4 鬼针草属下种间亲缘关系的系统发育分析
为探讨鬼针草属内种间的系统发育关系,对
ITS 和 psbA-trnH 序列分别进行单独和联合分析,为

分支上部数值表示NJ 的BS 分析对该分支的支持强度(>50%),下同
Numerial values above branches show support strength of BS values
of NJ to branches ( > 50%) , same as below
图 1 基于 NJ 法构建系统发育树 (ITS 数据)
Fig. 1 Phylogenetic tree constructed based
on NJ method (ITS data)
了评价核基因 ITS 和叶绿体基因 psbA-trnH 序列联
合数据之间的一致性,本课题组去除了 GenBank 中
获得的 4 条 ITS 序列(A4、A5、D3 和 F3),在
PAUP*4.0b10 上进行不一致差异性检验。P 值是用
来衡量两数据之间是否有显著差异(<0.05)。不一
致检验得出 P 值为 0.55,这表明核基因 ITS 和叶
绿体基因 psbA-trnH 序列数据间没有显著性差异,
A1
A2
A5
A3
A4
B1
B2
B3
D1
D3
D2
E1
E2
E3
C1
C3
C2
F1
F2
F3
H
G
I
I
97
100
100
100
100
100
II
79
81
53
65
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图 2 基于 NJ 法构建系统发育树 (psbA-trnH 数据)
Fig. 2 Phylogenetic tree constructed based
on NJ method (psbA-trnH data)
可以联合进行分析。核基因 ITS 序列矩阵总长度为
640 bp,信息位点(informative sites)为 125 个,叶
绿体基因 psbA-trnH 序列矩阵总长度为 409 bp,信
息位点为 51 个,ITS 和 psbA-trnH 序列联合矩阵总
长度为 1 049 bp,信息位点为 176 个。在 ITS 分子
系统树上(图 1),鬼针草属内形成 2 大分支(分支
I 和分支 II),在分支 I 内,鬼针草的 5 个居群样本
与白花鬼针草 3 个居群样本聚为一单系分支,支持
率为 100%,金盏银盘与婆婆针构成姐妹群的单系
分支,支持率为 100%,这 4 个种又与小花鬼针草
一起,构成分支 I,支持率为 97%。在分支 II 内,
狼把草的 3 个居群样本并没有构成一单系分支,而
是和柳叶鬼针草一起形成一单系分支,支持率为
100%,这 2 个种又与大狼把草一起构成分支 II,支
持率为 100%。在 psbA-trnH 分子系统树上(图 2),
各分支的拓扑结构与 ITS分子系统树差别不大,同样,
鬼针草属内形成两大分支(分支 I 和分支 II),分支 I
包括鬼针草、白花鬼针草、金盏银盘、婆婆针和小花
鬼针草,支持率为 100%。分支 II 包括狼把草、柳
叶鬼针草和大狼把草,支持率为 96%。在 ITS 和
psbA-trnH 序列联合分子系统树上(图 3),各分支
的拓扑结构与 ITS 分子系统树的拓扑结构基本一
致,惟一不同的是白花鬼针草的 3 个居群在 ITS
和 psbA-trnH 各自的分子系统树上均未构成单系分
支,但在联合分子系统树上,却构成一单系分支,
支持率为 76%。

图 3 基于 NJ 法构建系统发育树 (ITS 和
psbA-trnH 数据联合)
Fig. 3 Phylogenetic tree constructed based on NJ method
(ITS and psbA-trnH combined data)
4 讨论
4.1 基于 ITS和 psbA-trnH 序列对鬼针草与其近缘
种的分子鉴定
近年来,随着鬼针草在临床方面的应用不断扩
大,其市场需求量也越来越大。然而,由于鬼针草
属药用植物种类众多,多个地区出现鬼针草的近缘
种替代用药,导致中药材鬼针草临床用药存在不安
全因素。本研究应用国际通用的 DNA 条形码序列
核基因 ITS 和叶绿体基因 psbA-trnH 序列对中药材
鬼针草及其同属的 7个种和 1个变种(共 22个样本)
进行鉴定研究,结果表明 ITS 和 psbA-trnH 序列在
鬼针草不同居群个体间均存在少量变异,在鬼针草
与其同属其他种类之间,存在丰富的变异。鬼针草
与其近缘种之间 ITS 和 psbA-trnH 序列的种间 K2P
遗传距离均远大于鬼针草种内居群间 K2P 遗传距
离。NJ 树聚类分析结果显示,在 ITS 和 psbA-trnH
分子系统树上,鬼针草不同居群均聚为一单系分支,
支持率分别为 79%和 87%,与其近缘种很好地区分
开。这表明,核基因 ITS 和叶绿体基因 psbA-trnH
序列可以作为鬼针草及其与近缘种类进行鉴定的条
形码序列。
但对于鬼针草属的其他种类白花鬼针草和狼把
草,本研究结果表明,白花鬼针草与其近缘种的 ITS
序列的种间 K2P 遗传距离(0.007 94~0.130 63)与
白花鬼针草种内居群间 K2P 遗传距离(0.001 58~
A1
A2
A3
E1
E3
E2
D1
D2
B2
B1
B3
C1
C3
C2
F2
F1
H
G
I
I
100
94
96
87
100
68
89
100
99
II
A2
A1
A3
B1
B2
B3
E1
E2
E3
D1
D2
C1
C3
C2
F1
F2
H
G
I
I
100
83
89
100
100
100

II
100
93 76
100
81
100
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0.012 76)存在重叠。NJ 树聚类分析结果显示,在
ITS 和 psbA-trnH 分子系统树上,来源于 GenBank
的白花鬼针草 B3 这一居群,与 B1 和 B2 的 2 个居
群均没有聚为一单系分支。狼把草的不同居群也没
有聚为一单系分支,而是和柳叶鬼针草聚在一起。
这表明,针对亲缘关系较近的物种,核基因 ITS 和
叶绿体基因 psbA-trnH 序列在物种间和居群内提供
的变异信息位点也存在差异,并不能将这 2 个种与
其近缘种区分开。
4.2 鬼针草属下种间系统发育关系
鬼针草属植物在全世界分布有 230 余种,以美
洲分布的种类最为丰富,在我国仅有 9 个种,2 个
变种。《中国植物志》[1]、Flora of China[19]和夏晓飞
等[7]基于果实形状的特征,将鬼针草属属下划分为
2 个组,即宽果组和裸果组。本研究的分子系统学
结果进一步支持上述关于鬼针草属下组的划分,在
ITS、psbA-trnH 和联合基因的分子系统树上,本研
究取样的 7 个种和 1 个变种被划分到 2 个独立的单
系分支内,分别为分支 I(对应裸果组)和分支 II
(对应宽果组),均具有较高的支持率,这表明基于
分子和形态特征对鬼针草属下组的划分是一致的。
属下种间系统发育关系上,在裸果组内(分支 I),
鬼针草、白花鬼针草、小花鬼针草、金盏银盘与婆
婆针这 5 个种亲缘关系较近。其中,鬼针草与其变
种白花鬼针草聚成一单系分支,支持率均为 100%
(图 1、3),这 2 个种对比其他种类,分布区重叠,
具有三出复叶,叶边缘无毛或具极少柔毛的近裔共
性(synapomorphy),也支持二者亲缘关系最近。区
别二者的主要形态特征,表现在白花鬼针草对比鬼
针草在头状花序边缘具有 5~7 枚白色的舌状花,在
果期,白花鬼针草与鬼针草很难区分,极易混淆。
金盏银盘与婆婆针聚成一单系分支,支持率均为
100%,二者亲缘关系最近,形态特征的差异主要体
现在羽状复叶的顶生小叶上,金盏银盘的顶生小叶
先端短尖,边缘具密齿,而婆婆针顶生小叶先端渐
尖,边缘具不规则粗齿[20]。在宽果组内(分支 II),
狼把草与柳叶鬼针草构成一单系分支,具有较高的
支持率,二者亲缘关系最近。这 2 个种构成的单系
分支与大狼把草一起,组成姐妹群分支。这 3 个种
对比宽果组(分支 I)的种类,具有瘦果较宽,楔
形或到卵状楔形,顶端截形的近裔共性,支持他们
的亲缘关系较近。
由于鬼针草属植物的瘦果顶端具倒刺的芒状冠
毛,果实易于附着在动物的皮毛、人类的衣服上等,
宜于传播[22],因此,该属一些物种在我国大部分地
区均有分布,如鬼针草、狼把草被视为是广布种。
Ganders 等[23]认为该属植物的形态特征和地理上分
布,呈现典型的适应性辐射(adaptive radiation)进
化模式,物种的快速形成,并形成大量的适应性形
态特征,造成传统的鉴定困难[24]。本研究基于 DNA
条形码技术的分子鉴定不仅准确鉴定中药材鬼针草
及其近缘种(易混品),并初步构建鬼针草及其同属
种类的系统发育关系,为开展鬼针草属药用植物亲
缘学研究打下基础。此外,在构建鬼针草及其同属
种类的分子系统发育关系时,核基因 ITS 和叶绿体
基因 psbA-trnH 的联合矩阵提供的变异位点(信息
位点)多于单个基因,因此,联合 NJ 分子系统树
的各节点的支持率稍高于单基因片段 NJ 分子系统
树的各节点支持率。本研究对鬼针草及其近缘种的
系统发育关系进行初步探讨,但鉴于鬼针草属植物
种类较多,进一步在该属扩大取样范围,选取 ITS
和 psbA-trnH 序列及其他基因片段开展分子系统学
研究,方能全面构建鬼针草属属下系统发育框架,
从分子水平揭示该属的起源,演化及属下各种间的
亲缘关系,为鬼针草属的药用植物的资源开发与利
用提供可靠的理论依据。
志谢:中国科学院植物研究所系统与进化植物
学国家重点实验室植物系统发生与进化发育创新研
究课题组提供本研究分子实验平台,中国科学院植
物研究所标本馆协助查阅标本。
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