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Study on morphological characteristics of pollen grains of Pinellia ternata in different populations

半夏种内不同居群花粉粒形态比较研究



全 文 :半夏种内不同居群花粉粒形态比较研究
郭巧生t 3 o王庆亚u o史红专t
kt1 南京农业大学 中药材研究所 o江苏 南京 utss|x ~u1 南京农业大学 生命科学学院 o江苏 南京 utss|xl
≈摘要  目的 }研究半夏不同居群的花粉粒形态特征 o以便为进一步研究半夏的遗传多样性提供孢粉学资料 ∀
方法 }借助扫描电镜对栽培在同一生境下的 t{个半夏居群的花粉形态 !大小及表面纹饰等特征进行观测比较 ∀结
果与讨论 }半夏各居群的花粉粒大小存在较大的差异 }tz个有珠芽半夏居群花粉粒的平均值为 tz1wu Λ° ≅ tw1{y
Λ° o其中花粉粒最大的姜堰居群为 us1wv Λ° ≅ t{1ty Λ° o而最小的沛县居群仅有 tx1uv Λ° ≅ tu1{u Λ° o灵谷寺无珠
芽半夏居群的花粉粒大小明显小于所有有珠芽半夏居群 o仅有 tv1uv Λ° ≅ tt1|{ Λ° ~各半夏居群花粉粒表面均具刺
状突起 o但刺的长短 !疏密及刺端和刺基变化因居群不同而有所不同 ~半夏花粉粒可能为有孔盖萌发孔类型 ∀
≈关键词  半夏 ~居群 ~花粉形态 ~遗传多样性
≈中图分类号  ≥ xyz ≈文献标识码  „ ≈文章编号  tsst2xvsukussylst2ssuz2sw
≈收稿日期  ussx2su2tu
≈基金项目  国家自然科学基金资助项目kvsszs|uul
≈通讯作者  3 郭巧生 oר¯ }ksuxl{wv|yx|t ~∞2°¤¬¯}ª´¶ƒ «¨µ¥2
¶·¬°¨ ¶1¦²°
半夏 Πινελλια τερνατα k׫∏±¥1l …µ¨¬·1 为天南星
科半夏属多年生草本植物 o其干燥块茎为常用中药 ∀
笔者曾报道了半夏种内不同居群间在植物学形态 !
生长节律 !化学成分及同工酶谱方面存在明显差
异≈t2x  ∀花粉作为较为保守的植物器官 o其形态 !大
小等特征的比较鉴别 o已被广泛用于有关植物研究
各个领域 ∀但有关半夏花粉粒形态方面的研究 o国
内外仅见有以区别近缘种为主要目的或以个别居群
个体为研究对象的少量报道≈y2{  ∀本研究借助扫描
电镜观测了同一生境下的 t{个半夏居群花粉粒形
态特征 o以便为进一步研究半夏的遗传多样性提供
孢粉学资料 ∀
1 材料和方法
111 材料 以长江中下游地区为主要搜集地 o搜
集了 t{个野生或栽培的半夏居群的块茎 ∀并以居
群为单位小区栽培于南京农业大学卫岗实验农场 o
居群编号和来源等见表 t ∀
112 观测方法 将开花植株的新鲜花粉直接抖撒
到贴有双面胶的样品台上 o喷金处理后置 ‹¬·¤¦«¬≥
p wxs扫描电镜下观测其形态和大小 ∀选取典型的
花粉粒摄影记录 o并按文献描述花粉粒形状和外壁
纹饰≈|  ∀
表 t 半夏种内 t{个居群编号及来源
居群 原产地 生境 珠芽和叶型
t 江苏省昆山市 栽培 单珠芽
u 江苏省姜堰市 野生 单珠芽
v 四川省武胜县 野生 单珠芽
w 湖南省临湘市 野生 双珠芽
x 甘肃省西河县k µl 栽培 宽叶 !单珠芽
y 福建省南平市 野生 双珠芽
z 江苏省沛县 栽培 单珠芽
{ 江苏省句容市 野生 双珠芽
| 江苏省东台市 野生 单珠芽
ts 山东省枣庄市 野生 单珠芽
tt 江苏省宜兴市 野生 单珠芽
tu 甘肃省西河县k ´l 栽培 狭叶 !单珠芽
tv 江苏省射阳县 野生 双珠芽
tw 江苏省邳州市k ´l 栽培 狭叶 !单珠芽
tx 江苏省邳州市k µl 栽培 宽叶 !单珠芽
ty 浙江省磐安县 栽培 双珠芽
tz 南京东郊灵谷寺 野生 单珠芽
t{ 南京东郊灵谷寺 野生 无珠芽
2 结果与分析
211 半夏各居群花粉大小 结果见表 u ∀为便于
直观比较 o将表 u转换成雷达图 o见图 t ∀从表 u和
图 t中可以看出各半夏居群的花粉粒大小存在较大
的差异 ∀tz个有珠芽半夏居群花粉粒的平均值为
tz1wu Λ° ≅ tw1{y Λ°∀其中花粉粒最大的为姜堰居
群kul为 us1wv Λ° ≅ t{1ty Λ° o而最小的沛县居群
kzl仅有 tx1uv Λ° ≅ tu1{u Λ°∀灵谷寺无珠芽居群
kt{l的花粉粒大小在所测的 t{个居群中为最小 o仅
有 tv1uv Λ° ≅ tt1|{ Λ°∀
212 半夏各居群花粉形态特征 所观察的 t{个
半夏居群花粉粒表面均具刺状突起 o但刺的长短 !疏
#zu#
第 vt卷第 t期
ussy年 t月
中 国 中 药 杂 志
Χηινα ϑουρναλ οφ Χηινεσε Ματερια Μεδιχα
∂²¯1vt oŒ¶¶∏¨ t
¤±∏¤µ¼oussy
密及刺端和刺基变化因居群不同而有所不同 ∀具体 差异见表 v ∀
表 u 半夏不同居群花粉形态测量值
居群 极轴长rΛ° 赤道轴长rΛ°平均值 标准差 变异幅 平均值 标准差 变异幅
t us qvx ? s qwu t qsu t{ qws ∗ uu qws ty qxw ? s qvt s qzw ty qss ∗ t{ qss
u us qwv ? s qwz t qtw ty qxv ∗ ut q|s t{ qty ? s qww t qsz ty qxu ∗ us qux
v t{ qzx ? s qxx t qvx ty qv| ∗ us qxs ty qvw ? s quz s qyv tw qvw ∗ tz qyu
w t| qyv ? s qvz s q|s t| quv ∗ ut qxw ty quy ? s qv| s q|w tx qv{ ∗ t{ qs{
x tz qyx ? s qwz t qtw tw q{t ∗ t{ q{| tx quz ? s qwx t qs| tv qzs ∗ t{ qxu
y ty qtv ? s qxs t quu tw qzs ∗ t| qtu tv qty ? s qw| t qt| ts qu| ∗ tw qzt
z tx quv ? s qxv t qvt tu qzs ∗ tz qut tu q{u ? s qww t qs{ tt qw{ ∗ ty qv|
{ ty qu| ? s qys t qw{ tu qut ∗ t| q{x tw quz ? s qxz t qvw tt q{v ∗ tz qt{
| tz qvt ? s qw| t qus tx qu| ∗ us qyy tx qyu ? s qw{ t qtz tv quu ∗ t{ qx|
ts tx qxu ? s qvv s qz| tv qxz ∗ tz qww tu qu{ ? s qwu t qsu ts q{x ∗ tx qtu
tt ty q{w ? s qws s q|{ tw q|u ∗ t{ qxx tv quw ? s qwv t qsx tt qy| ∗ tx qzv
tu t{ qwu ? s qxs t quv tz qsz ∗ us qzv tx quw ? s qxu t quz tv qst ∗ tz q{|
tv tz qy| ? s qwv t qsw ty qxv ∗ us qty tx qvz ? s qws s q|z tv qzt ∗ ty q|w
tw tx q{z ? s qwv t qsw tv qzx ∗ ty q|x tw qux ? s qws s q|y tv qtw ∗ ty qts
tx t| quy ? s qwx t qs| tz qus ∗ ut qys tx q{u ? s qwz t qtw tv qus ∗ t{ qss
ty t{ qzy ? s qzt t qzz ty qtv ∗ ut qzz ty qv| ? s qyu t qxu tv qvt ∗ t| qvx
tz ty qtz ? s qv| s q|w tw q{t ∗ t{ qxu tw qxx ? s quy s qyu tu q|y ∗ tx qt|
t{ tv quv ? s qwu t qst tu qss ∗ tw q{s tt q|{ ? s qu{ s qyz ts qws ∗ tw qss
注 }表中平均值为随机选取各半夏居群 ux粒花粉测得值 ~置信区间的置信度为 Π€ |x h
图 t 半夏 t{个居群花粉形态大小比较雷达图
表 v 半夏各居群花粉形态特征
居群 长宽比 花粉粒形状 外壁纹饰
t t quv 长球形 刺端较尖 o稀且长短不一 o基部膨大
u t qtv 近球形 刺端钝 o基部膨大
v t qtx 长球形 刺端钝 o基部膨大
w t qut 长球形 刺端钝 o基部膨大
x t qty 长球形 刺端尖 o稀且较短 o基部膨大不明显
y t quv 长球形 刺端钝 o基部膨大
z t qt| 长球形 刺端钝 o基部膨大
{ t qtw 近球形 刺端钝 o基部膨大
| t qtt 近球形 刺端较尖 o刺部膨大不明显
ts t quy 长球形 刺端较钝 o基部膨大不明显
tt t quz 长球形 刺端钝 o基部膨大
tu t qut 长球形 刺尖且短 o较密
tv t qtx 长球形 刺端钝 o基部膨大
tw t qtt 近球形 刺端钝 o基部膨大
tx t quu 长球形 刺端尖且长 o较密 o基部膨大明显
ty t qtw 近球形 刺端钝 o基部膨大
tz t qtt 近球形 刺尖且短 o较密
t{ t qts 近球形 刺端尖 o较稀 o基部膨大明显
3 讨论
由于花粉的形态特征是植物在长期的进化过程
中演化 !发展而形成的 o且受环境条件的影响很小 o
具有极大的保守性 ∀故通过对植物花粉形态特征和
生物化学的研究可为研究植物的演化和分类提供科
学依据≈|  ∀如汪祖华等曾通过对桃花粉形态的比较
研究后发现依据花粉形态能有效地对不同桃品种及
其近缘种进行分类和探讨其亲缘演化关系≈ts  ∀
本研究的研究结果表明 }半夏种内各居群的花
粉粒无论在形态 !大小 o还是在外壁纹饰上均存在着
较大的差异 ∀但未发现如同属植物掌叶半夏 Π1
πεδατισεχτα ≥¦«²·花粉粒表面刺间具不规则脑状纹
理≈tt  ∀值得注意的是有珠芽半夏花粉粒大小与作
为入药部位的块茎大小似乎呈一定的负相关 }笔者
曾报道 o所观测的 tx个半夏居群中块茎大小以沛县
居群kzl为最大 t1z ¦° ≅ t1y ¦° o而以姜堰居群kul
为最小 t1v ¦° ≅ t1u ¦°≈t  o本研究观测发现花粉粒
大小情况正好相反 ∀这一发现对高产种质的筛选无
疑提供了一个简单 !快速的方法 ∀
有关半夏花粉粒的大小 o顾德兴等曾报道产自
南京郊区的 u 个半夏居群的花粉粒大小分别为 }
uw1vxkuu1s ∗ uy1slΛ° ≅ ut1zskus1s ∗ uv1slΛ° 和
uw1xwkuu1s ∗ uz1wlΛ° ≅ us1{ykt{1s ∗ uu1sl Λ°≈y  ~
黄秀兰等观测结果为花粉粒球形 o大小为 uy1t
#{u#
第 vt卷第 t期
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中 国 中 药 杂 志
Χηινα ϑουρναλ οφ Χηινεσε Ματερια Μεδιχα
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kuv1x ∗ uz1{lΛ°≈z  o即其结果均大于本研究的观测
结果的最大值 ∀原因可能有二 }一是居群的差异 ~二
是与材料的处理方法不同有关 o如用醋酸酐分解过
花粉所测得数字就会比没有分解过的花粉或用其他
方法处理过的花粉要大一些≈|  o黄秀兰等正是用了
这种处理方法 o而本研究为直接用新鲜花粉观测 ∀
灵谷寺无珠芽半夏居群kt{l在分类地位和归属
上是一个尚有争议的类群≈y otu otv  ∀从本研究的观测
结果看 o其花粉粒大小 o明显小于各有珠芽半夏居
群 o包括几乎生长在同一生境的第 tz居群在内 ∀表
面纹饰也有所不同 o这与顾德兴等的观测结果是一
致的≈y  ∀可见该居群在亲缘关系上与各有珠芽半夏
居群有一定距离 ∀
此外 o半夏花粉粒究竟有没有萌发孔是一个值
得探讨的问题 ∀至少据已有的文献资料表明尚未有
一个统一的看法 ∀如王伏雄等认为天南星科植物花
粉粒无萌发孔≈|  ~李丽则研究了半夏属 x种植物花
粉形态特征后认为半夏属植物具远极单萌发孔 o有
孔盖或无孔盖 o其中半夏为有孔盖 o而掌叶半夏则为
无孔盖≈{  ~而季申等则报道了掌叶半夏的花粉粒无
萌发孔≈tt  ~黄秀兰等则亦报道半夏花粉粒无孔
沟≈z  ~李名旺等报道通过对半夏属包括半夏和掌叶
半夏在内的 x种植物 y个群体的花粉粒形态后认为
仅盾叶半夏 Π1 πελτατα °¨ ¬与同属其他种和种下群
体不同 o具有萌发孔≈tw  ∀笔者在观察过程中发现每
个半夏居群的花粉粒中均有表面下凹的花粉粒 o其
中部分居群的凹陷处不止一个 o如射阳半夏ktvl和
磐安半夏ktyl o甚至有的极似萌发孔 o如句容半夏
k{l和枣庄半夏ktsl ∀因此本研究的观察结果更倾
向于李丽的观点 ∀
≈参考文献 
≈t  郭巧生 o贺善安 q半夏种内居群形态变异的模糊聚类分析 q植
物资源与环境 ot||z oykvl }u| q
≈u  宋金斌 o张国泰 o郭巧生 q不同半夏种质田间比较试验 q中草
药 ot||z ou{kvl }tzx q
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究 q中国中药杂志 ousst ouykwl }uvv q
≈w  郭巧生 o沈文飚 o刘 丽 q半夏种内不同居群酯酶和超氧化物
歧化酶同工酶酶谱特征分析 q植物资源与环境学报 ousst ots
kul }wu q
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比较研究 q中国中药杂志 ousst ouykxl }u|y q
≈y  顾德兴 o徐炳声 q南京两种半夏群体水平变异式样的比较 q植
物分类学报 ot||t ou|kxl }wuv q
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芽发生的关系 q植物分类学报 ot||z ovxkvl }us{ q
≈tv  张袖丽 o谢中稳 o陶汉之 q半夏属植物同工酶的电泳分析 q安
徽农业大学学报 ot||z ouwkvl }u|t q
≈tw  李名旺 o於丙军 o顾德兴 o等 q半夏属k ΠΙΝΕΛΛΙΑl的花粉粒和
醇溶蛋白比较 q武汉植物学研究 ousss ot{kvl }uxs q
Στυδψ ον µ ορπηολογιχαλ χηαραχτεριστιχσ οφ πολλεν γραινσ οφ Πινελλια τερνατα
ιν διφφερεντ ποπυλατιονσ
Š˜’ ±¬¤²2¶«¨ ±ªt o • „‘Š ±¬±ª2¼¤u o≥‹Œ ‹²±ª2½«∏¤±t
(t . Ινστιτυτε οφ Χηινεσε Μεδιχιναλ Ματεριαλσ, Νανϕινγ Αγριχυλτυραλ Υνιϖερσιτψ, Νανϕινγ utss|x , Χηινα ;
u . Χολλεγε οφ Σχιενχεσ , Νανϕινγ Αγριχυλτυραλ Υνιϖερσιτψ, Νανϕινγ utss|x , Χηινα)
[ Αβστραχτ] Οβϕεχτιϖε : ײ¶·∏§¼·«¨ ª¨ ±¨ ·¬¦§¬√ µ¨¶¬·¼ ²©³²¯¯¨ ± ªµ¤¬±¶°²µ³«²¯²ª¬¨¶²© Πινελλιατερνατᬱ §¬©©¨µ¨±·³²³∏¯¤·¬²±¶¤±§¶∏³2
³¯¼ ³¤¯¼±²¯²ª¬¦¤¯ √¨¬§¨ ±¦¨¶©²µ©∏µ·«¨µµ¨¶¨¤µ¦«q Μετηοδ : °²¯¯¨ ± ¬¨¬±¨ ∏¯·µ¤¶·µ∏¦·∏µ¨ º µ¨¨ ¦²°³¤µ¨§©²µt{ ³²³∏¯¤·¬²±¶ªµ²º¬±ª∏±§¨µ¬±·«¨
¶¤°¨ ±¨√¬µ²±° ±¨·¥¼ ° ¤¨±¶²©¶¦¤±±¬±ª¨¯ ¦¨·µ²± °¬¦µ²¶¦²³¨ k≥∞l q Ρεσυλτ ανδ Χονχλυσιον : …¬ª§¬©©¨µ¨±¦¨ º¤¶©²∏±§¬± ³²¯¯¨ ± ¶¬½¨ ¤°²±ª
³²³∏¯¤·¬²±¶²© Π. τερνατα }·«¨ ° ¤¨± √¤¯∏¨ ²©¶¨√ ±¨·¨ ±¨ ³²³∏¯¤·¬²±¶²© Π. τερνατα º¬·«¥∏¯¥¬¯¶º¤¶tz1wu Λ° ≅ tw1{y Λ° o·«¨ ¥¬ªª¨¶·²©³²³2
∏¯¤·¬²±¶²µ¬ª¬±¤·¨§©µ²° ¤±ª¼¤± ¦¬·¼¬¶us1wv Λ° ≅ t{1ty Λ° o¥∏··«¨ ¯¨ ¤¶·²µ¬ª¬±¤·¨§©µ²° °¨ ¬¬¬¤± ≤²∏±·¼¬¶²±¯¼ tx1uv Λ° ≅ tu1{u Λ° ~·«¨
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第 vt卷第 t期
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中 国 中 药 杂 志
Χηινα ϑουρναλ οφ Χηινεσε Ματερια Μεδιχα
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¶¬½¨ ²©³²³∏¯¤·¬²±¶º¬·«²∏·¥∏¯¥¬¯¶²µ¬ª¬±¤·¨§©µ²° ¬±ª∏² × °¨³¯¨¶¬§¨ º¤¶²±¯¼ tv1uv Λ° ≅ tt1|{ Λ° ¤±§©¤µ¯ ¶¨¶·«¤± ²©¤¯¯³²³∏¯¤·¬²±¶º¬·«
¥∏¯¥¬¯¶q׫¨ ³²¯¯¨ ± ¶∏µ©¤¦¨ ²©¤¯¯³²³∏¯¤·¬²±¶¶·¬¦®¶²∏·º¬·«¶³¬±¨ ¶o√¤µ¼¬±ª¬±¶¬½¨ ¤±§§¨±¶¬·¼o·«¨ ¥¤¶¨ ¤±§·²³³¤µ·²©¶³¬±∏¯ ¶¨º¤¶§¬©©¨µ¨±·
¤°²±ª³²³∏¯¤·¬²±¶q׫¨ ³²¯¯¨ ± ªµ¤¬±¶³¤·¨µ±¶²©ª¨µ°¬±¤·¬²± ¤³¨µ·∏µ¨¶²© Π. τερνατα º¤¶ ¬¯®¨ ¼¯·² «¤√¨¦²¯³¤·¨ ¦²√ µ¨q
[ Κεψ ωορδσ] Πινελλια τερνατε ~³²³∏¯¤·¬²±¶~³²¯¯¨ ± °²µ³«²¯²ª¼~ª¨ ±¨ ·¬¦§¬√ µ¨¶¬·¼
≈责任编辑 张宁宁 
≈收稿日期  ussx2sv2us
≈基金项目  中央级科研院所科技基础性工作专项基金k≠≥2
vyx2stl
≈通讯作者  3马小军 oר¯ }kstslyu{|sy|u o∞2°¤¬¯}¬­°¤ƒ ³∏¥2
¬¯¦q¥·¤q±¨ ·q¦±
半夏不同种质资源 „ƒ°指纹系谱分析及其应用
杜 娟t o马小军u 3 o李学东t
kt1 首都师范大学 生命科学学院 o北京 tsssvz ~
u1 中国医学科学院 中国协和医科大学 药用植物研究所 o北京 tsss|wl
≈摘要  目的 }获得更多半夏 ⁄‘„指纹信息 o验证 „ƒ°与其他方法是否一致 o为半夏及其他中药材道地性研
究 !种质资源鉴定 !亲缘关系研究 !品种选育和引种栽培提供分子水平生物学依据 ∀方法 }选择全国 ts个主要产地
的野生或栽培半夏为材料 o采用扩增酶切片段多态性 „ƒ°方法研究 o用 ‘×≥≠≥³¦u1t软件包利用 ˜°Š„法进行
聚类分析 o构建遗传系统树 ∀结果 }筛选 tu对引物 o共扩增出 t yzv条带 ∀进行聚类分析 o结果与利用总生物碱含
量差异结果相吻合 ∀结论 }本研究所获得的特征带和缺失带体现了 „ƒ°的高特异分辨率在中药半夏品种鉴定上
的潜力 o绘制的系统进化树不同种源之间遗传关系的远近与其总生物碱含量差异趋势一致 ∀
≈关键词  半夏 ~种质资源 ~„ƒ° ~遗传关系 ~总生物碱
≈中图分类号  ≥ xyz ≈文献标识码  „ ≈文章编号  tsst2xvsukussylst2ssvs2sw
半夏 Πινελιατορνατα k׫∏±¥l …µ¨¬·为天南星科半
夏属植物 o以块茎入药 ∀在我国大部分地区均有分
布 o由于产地生态环境的变化和栽培中人为选择 o半
夏的植物形态发生了较大变异 o如叶形 !珠芽 !块茎
等 o使得古方中所用道地药材出现在形态和质量方
面的变化和混淆 ∀因此 o种质鉴定和选择成为非常
迫切的问题 ∀目前对于半夏的鉴定主要是对于半夏
种间药材易混淆替代品的鉴别 o如对虎掌 Π1 πεδατι2
σεχτα ≥¦«²·!水半夏 Τψπηονιυµ φλαγελιφορµε …¯∏°¨ 以及
半夏的生药学 !化学成分 !药理 !毒性等方面的研
究≈t  ~而对于半夏的不同种质之间的比较鉴定则是
在植物的形态变异及其模糊聚类分析≈u  o由于对广
大地区品种资源之间的谱系情况并不了解 o无法以
地理渊源和表型差异来评价它们之间的亲缘关系 o
为此有必要对更广泛的半夏产地进行采样并采用
⁄‘„指纹技术对半夏进行较全面的遗传分析 o以便
为半夏的选育提供基础资料 ∀
„ƒ°k¤°³¯¬©¬¨§©µ¤ª°¨ ±·¯ ±¨ª«³²¯¼°²µ³«¬¶°o扩增
片断长度多态性l作为一种 ⁄‘„指纹新技术近年来
已被广泛用于种质资源遗传多样性研究 !作物品种
鉴定 !连续图谱构建等研究≈v2x  ∀其特异分辨率高 o
与 • „°⁄等相比 o一次扩增可获得更高的位点多态
性 ∀尚未见到这种新方法应用于半夏种质资源研究
的报道 ∀本研究应用 „ƒ°技术对不同种质半夏进
行分析 o以了解其遗传背景 ~并测量其总生物碱含
量 o验证 „ƒ°聚类分析与其他指标的一致性 o为选
育优良种质提供分子依据 ∀
1 材料
供试野生半夏品系采自全国 ts个不同产地 o样
品 t }山西新降 ~u }河南唐河 ~v }河北易县 ~w }四川南
充 ~x }四川安岳 ~y }湖北潜江 ~z }北京房山 ~{ }山东菏
泽 ~| }河南信阳 ~ts }北京密云 ∀实验所用材料是新
鲜嫩叶 s1u ª∀采用北京鼎国生物技术有限公司植
物基因组 ⁄‘„提取试剂盒及 ƒŒ≥‹2„ƒ°试剂盒 ∀
2 方法
#sv#
第 vt卷第 t期
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中 国 中 药 杂 志
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