全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 　29(3):296 -299 　　　　　　　　　　　　　　　　 2009 年 5 月 　
辣根属和豆瓣菜属(十字花科)
系统位置的分子证据
孙稚颖1 , 2 , 李法曾3＊
(1.山东中医药大学药学院 , 济南 250355;2.中国医学科学院 中国协和医科大学
药用植物研究所 , 北京 100094;3.山东师范大学 生命科学学院 , 济南 250014)
摘　要:对十字花科葶苈族的辣根属 、南芥族的豆瓣菜属及相关属种植物的叶绿体 DNA 的 trnL内含子和
trnL-F基因间隔区序列进行了测定分析。结果表明 ,辣根属植物与南芥族的山芥属 、蔊菜属 、豆瓣菜属 、碎米
荠属在系统发育树中聚成一支 ,与葶苈族的模式属葶苈属植物相隔较远 ,结合形态特征 ,本研究认为辣根属应
从葶苈族移出 ,其系统位置应靠近山芥属 、蔊菜属 、豆瓣菜属 、碎米荠属植物;此外 ,系统发育树中 ,豆瓣菜属植
物并入碎米荠属中 ,表明二者具有更近的亲缘关系 ,本研究结果不支持《中国植物志》第 33卷对辣根属和豆瓣
菜属的系统位置的处理。
关键词:辣根属;豆瓣菜属;叶绿体 trnL内含子和 trnL-F基因间隔区;十字花科
中图分类号:Q949.748.3　　文献标识码:A　　文章编号:1000-3142(2009)03-0296-04
＊ Molecular evidence on the systematic position of
Armoracia and Nasturtium(Brassicaceae)
SUN Zhi-Ying1 ,2 , LI Fa-Zeng3＊
(1.College of Chinese Medicine, Shandong University of Traditional Chinese Medicine , Jinan 250355 , China;2.Institute
of Medicinal Plant Development , Chinese Academy of Medical Sciences , ChinesePeking Union Medical College ,
Beijing 100094 , China;3.College of Lif e Science , Shandong Normal University , Jinan 250014 , China)
Abstract:The chloroplast DNA trnL int ron and trnL-F spacer of Armoracia(trib.Drabeae),Nasturtium (trib.Ara-
bideae)and some related genera in Brassicaceae from China were sequenced and used to construct phylogenetic rela-
tionship among them.The results are as follows:Armoracia and Barbarea ,Rori ppa ,Nasturtium ,Cardamine ,which
are in Arabideae ,formed one lineage in the molecular t ree;Armoracia is far away from Draba ,which is the type genus
of Drabieae.Combining w ith morphological features , Armoracia is suggested to be moved out from Drabeae and its
systematic position should be closed w ith Barbarea ,Rorippa , Nasturtium and Cardamine.Moreover , in the tree ,
Nasturtium is merged into Cardamine , so the two genera should have closer relationship.This study don t support
the opinion in Flora of China (Vol.33)about the systematic position of Armoracia and Nasturtium.
Key words:Armoracia;Nasturtium;trnL intron and trnL-F spacer;Brassicaceae
　　辣根属(Armoracia),全世界有 3种 ,主要分布
于欧洲的中部和南部 ,我国仅有1种―辣根(A.rus-
ticana),为该属模式种 ,同时也具有重要的经济价
值(周太炎等 , 1987)。关于辣根属的系统位置目前
有一定分歧 ,在《中国植物志》第 33 卷中 ,辣根属位
于葶苈族中 ,葶苈族在我国有 3属 ,其中葶苈属为该
族模式属 ,但在《中国被子植物科属综论》(吴征镒
等 ,2003)中采用 Takhtajan 系统(1997),辣根属被
＊ 收稿日期:2007-09-13　　修回日期:2008-07-24
基金项目:山东省自然科学基金(Z-2002 D04)[ Supported by Natural Science Foundation of Shandong Province(Z-2002 D04)]
作者简介:孙稚颖(1971-),女 ,山东省滕州市人 ,副教授 ,博士 ,主要从事植物资源与系统分类学研究。
＊通讯作者(Author for correspondence ,E-mail:li fz@sdnu.edu.cn)
放在了南芥族 ,我国南芥族含有 16属 ,模式属为南
芥属(周太炎等 ,1987)。豆瓣菜属(Nasturtium),全
世界有 5种 ,1种产非洲西北部 , 2种产亚洲及欧洲 ,
2种产北美 ,我国只有 1 种 ,即模式种-豆瓣菜(N.
o f f icinale)(周太炎等 , 1987),关于豆瓣菜属的系
统学问题 ,也存在有争议 ,一些学者曾将豆瓣菜属作
为蔊菜属的异名处理(Jonsell , 1974;Al-Shehbaz ,
1988;Ro llins ,1993),而另一些学者仍支持将二者作
为独立的属(Hedge ,1968;周太炎等 , 1987;Al-She-
hbaz &Price ,1998;Zhou等 , 2001;吴征镒等 ,2003)
处理 。RbcL 序列研究结果支持豆瓣菜属为一独立
属 ,并指出其与碎米荠属(Cardam ine)关系最近
(Les ,1994)。马成亮(2003)对山东蔊菜属种子进行
了形态学研究 ,认为蔊菜属与豆瓣菜属关系较近 。
因此辣根属应该位于哪个族? 它有哪些近缘属? 豆
瓣菜属是否是一独立属 ,它又与谁最近缘? 这些问
题是值得进行深入研究的 。
近年来国外关于十字花科植物的分子系统学研
究日益深入广泛 ,其中涉及辣根属与豆瓣菜属植物
的也有报道 ,比如 Heenan等(2002)利用 nrDNA 的
ITS序列对新西兰粗杆芥属(Pachycladon)复合体
进行了研究 ,共涉及 176种植物 ,研究表明葶苈族和
南芥族都是多系类群 ,在所构建的系统发育树中辣
根属植物与碎米荠属 、豆瓣菜属 、蔊菜属等植物比较
靠近 ,但该文并未对各属属间关系进行深入探讨 。
Al-Shehbaz等(2006)主要依据 ndhF 叶绿体基因序
列(Beilstein等 ,2006)以及对形态上的重新认识 ,对
十字花科植物进行了修订 ,将十字花科划分为 25
族 ,其中碎米荠属 、豆瓣菜属 、蔊菜属 、山芥属 、辣根
属等 10 属植物归于 t rib.Cardaminae 。Bailey 等
(2006)利用 746个 nrDNA 的 ITS 序列对上述 25
族进行了评价 ,并基于贝叶斯法构建了系统发育树 ,
在树中 ,碎米荠属 、豆瓣菜属 、山芥属 、辣根属与蔊菜
属植物聚成一大支 ,自展支持率为 100%,表明其为
一单系类群 ,其中豆瓣菜属植物与碎米荠属植物最
先相聚。从以上最新的分子系统学研究可以看出 ,
辣根属与碎米荠属等可能具有较近的亲缘关系。
TrnL 内含子及 t rnL-F 基因间隔区是位于叶绿
体 DNA 上的两段非编码区序列 ,近十几年 ,已被成
功的运用于分类群的系统学研究中 ,被普遍认为适
用于确定属间乃至族间的系统发生关系(Bayer &
S tar r , 1998;张文蘅等 , 2001;王峰等 , 2002;王玉金
等 ,2004;Warwick等 , 2004)。本文首次对辣根属 、
豆瓣菜属及相关属的代表植物进行了叶绿体 trnL
内含子及 trnL-F 基因间隔区的序列分析研究 ,旨为
确定辣根属和豆瓣菜属的系统位置提供新的证据。
1　材料与方法
1.1材料来源
实验材料为硅胶干燥 ,凭证标本见表 1。
1.2 DNA的提取
采用 CTAB 法(邹喻苹等 , 2001),步骤略作简
化 ,用异丙醇沉淀出 DNA 后 ,离心收集沉淀 , 70%
乙醇清洗两次后 ,烘干或自然风干 ,溶于适量灭菌双
蒸水中 ,置 4 ℃冰箱中备用。
1.3扩增
扩增引物为“ c”5′CGAAA TCGGTAGACGC-
TACG 3′和 “ f” 5′AT TTGAACTGGTG ACAC-
GAG 3′(Taberlet 等 , 1991),采取整段扩增 ,包括
t rnL 内含子区 、trnL 3 外显子和 trnL-F 基因间隔
区 。反应体系为 25 μL ,扩增程序为70 ℃1 min;后
94 ℃1 min ,55 ℃20 s ,72 ℃50 s ,循环 2次;94 ℃
20 s ,55 ℃20 s ,72 ℃50 s ,循环 38次;72 ℃保温4
min;4 ℃保存。扩增反应在Sy stem 9700 PCR仪上
进行。
1.4纯化
扩增产物使用大连宝生物工程有限公司生产的
从琼脂糖凝胶中回收纯化 DNA 片段的试剂盒
DV301纯化回收 。
1.5测序
回收产物直接由上海英骏生物技术有限公司在
3730测序仪上完成测序 ,测序使用引物“ c”和“ f”正
反链测序 ,必要时选择中间引物“e”和“d” (Taberlet
等 ,1991)。
1.6外类群的选择
本研究选择中国植物志(第 33卷)十字花科第
一族长柄芥族的长柄芥(Macropodium nivale)为外
类群。
1.7数据分析
序列排列用CLUS TAL X 1.83完成 ,排好的序
列利用 PAUP4.0 进行系统发育分析。利用
PAUP4.0做简约分析时 ,空位始终作为缺失状态 ,
使用启发式(heurist ic search)搜索最简约树 , 100次
随机加入 , TBR枝长交换 ,利用 bootstrap(1 000次
重复)检验各分支的置信度 。
2973期　　　　　　　　孙稚颖等:辣根属和豆瓣菜属(十字花科)系统位置的分子证据
表 1　材料来源
T able 1　Origin of material
分类群 T axon 采集地 Locality 凭证标本Voucher G enbanknumber
长柄芥 Macropodium nivale 新疆白哈巴东East of Baihaba , Xinjiang 闫平 P.Yan 10867(SDNU) DQ649085
阿尔泰葶苈Draba altaica 新疆乌鲁木齐谢家沟 Xiejiagou , Wulu-
muqi , Xinjiang
李法曾 F.Z.Li , 孙稚颖 Z.Y.Sun , 鲁法军
F.J.Lu 0405066(SDNU)
EF426783
葶苈D.nemorosa 山东艾山场部A ishan , Shando ng 刘颖 Y.Liu ,孙稚颖 Z.Y.Sun 043(SDNU) EF426781
喜山葶苈D.oreades 新疆天山 1 号冰川观测站 No.1 G lacier
of observe station , Tianshan , Xinjiang 李法曾 F.Z.Li , 孙稚颖 Z.Y.Sun , 鲁法军F.J.Lu 0405049(SDNU) EF426782
辣根 Armoracia rusticana 栽培Cutivated 唐桂英G.Y.Tang 0405010(SDNU) EF426785
碎米荠 Cardamine hirsuta 山东艾山柞树沟 Zuoshugou , A ishan ,
Shandong
李法曾 F.Z.Li等 043025(SDNU) EF426786
弹裂碎米荠 C.impatiens 山东崂山潮音瀑 Chaoyin Fall ,M t.Lao ,
Shandong
孙稚颖 Z.Y.Sun 2003031(SDNU) EF426784
天池碎米荠 C.changbaiana 吉林长白山去天池途中 on the w ay o f
Tianchi of M t.Changbai 孙稚颖 Z.Y.Sun , 曲畅游 Ch.Y.Qu0405151(SDNU) EF426787
欧洲山芥Barbarea vulgaris — - AY122453
蔊菜Rorippa indica 山师校园 The campus of Shandong N or-
mal U niversity
孙稚颖 Z.Y.Sun 等 04011(SDNU) EF426788
沼生蔊菜R.palustris 山师校园 The campus of Shandong N or-
mal U niversity
孙稚颖 Z.Y.Sun 2003012(SDNU) EF426789
风花菜 R.globosa 山大校园 The campus of Shandong Uni-
ver sity
唐桂英G.Y.Tang 0504031(SDNU) EF426790
豆瓣菜 Nasturtium of f icinale - - AY122457
2　结果与分析
除欧洲山芥与豆瓣菜的叶绿体 trnL 内含子和
trnL-F 基因间隔区序列从 Genbank 下载外 ,其余
11种植物的序列均由本研究所测定 。测定序列经
拼接后 ,范围在 714 bp和 1 260 bp之间变动 ,序列
最长的是弹裂碎米荠 ,最短的是葶苈。序列经排序
校对后 ,总长为 1 419 bp ,其中 527个位点为变异位
点 ,301个为系统发育的信息位点 , MP 法构建的严
格一致性树(图 1)树长 602 , 一致性指数(CI)=
0.9502 、保留性指数(RI)=0.9440 ,调整后一致性
指数(RC)=0.8970 ,以长柄芥族的长柄芥为外类
群 ,其余种类聚成两支。第一支自展支持率为
64%,又包含两个系 ,系Ⅰ辣根属 、山芥属 、蔊菜属植
物 ,自展支持率为 66%;系 Ⅱ为豆瓣菜属和碎米荠
属植物 ,自展支持率为 83%。第二支为葶苈族的模
式属葶苈属的三个种 ,其自展支持率为 100%。
3　讨论
(1)在《中国植物志》第 33卷中 ,辣根属隶属于
葶苈族 。本研究基于叶绿体 trnL 内含子和 trnL-F
基因间隔区序列所构建的系统发育树中 ,辣根与南
图 1　基于最大简约法(MP)构建的严格一致性树
Fig .1　St rict consensus tree based on
maximum parsimonious analysis
芥族的山芥属 、蔊菜属 、豆瓣菜属以及碎米荠属植物
聚成一支 ,而与葶苈族的模式属葶苈属植物远远隔
开 ,这表明辣根属与葶苈属关系较远 ,不应被放在葶
苈族中 ,因此本研究不支持《中国植物志》第 33卷对
于该属系统位置的处理 。辣根属与山芥属 、蔊菜属 、
豆瓣菜属以及碎米荠属植物在形态上具有一些明显
的共同特征 ,如:它们均适于生活在潮湿的环境中 ,
叶常羽裂或为复叶 ,被单毛或光滑无毛 ,子叶缘倚 ,
染色体基数一般为 8等 ,这些均表明它们之间应该
298 广　西　植　物　　　 　　　　　　　　　　　　　　29卷
有较近的关系 。Takhtajan(1997)将辣根属放到豆
瓣菜属 、蔊菜属 、山芥属附近 ,与我们的研究结果相
吻合 ,此外 ,Al-Shehbaz等(2006)主要依据 ndhF 叶
绿体基因序列以及对形态上的重新认识 ,对十字花
科植物进行了修订 ,将碎米荠属 、豆瓣菜属 、蔊菜属 、
山芥属 、辣根属等植物划归于同一属中 ,也与本文的
研究结果相一致 ,因此本研究认为辣根属的近缘属
应为山芥属 、蔊菜属 、豆瓣菜属以及碎米荠属植物 。
(2)在本研究所构建的系统发育树中 ,豆瓣菜嵌入碎
米荠属中 ,而蔊菜属首先与山芥属等相聚 ,这表明 ,
豆瓣菜属与碎米荠属更近缘 ,而蔊菜属与山芥属关
系更近 ,在外部形态上 ,豆瓣菜属与碎米荠属花瓣均
为白色或浅紫色 ,蔊菜属与山芥属花瓣均为黄色 ,彼
此具有相似性。综合以上分析 ,本研究不支持将豆
瓣菜属作为蔊菜属的异名处理的意见 , 支持 Les
(1994)基于 RbcL 序列研究所得到的结果以及 Bai-
ley 等(2006)利用 746个 nrDNA 的 ITS 序列基于
贝叶斯法所构建的系统发育树 ,豆瓣菜属的系统位
置与碎米荠属更为靠近。(3)辣根属与豆瓣菜属是
十字花科的两个寡种属 ,我国仅分布有这两个属的
模式种 , 本研究首次依据叶绿体 trnL 内含子和
trnL-F 基因间隔区序列 ,选择代表种类 ,对辣根属
与豆瓣菜属的系统位置作了初步分析 ,提出了新的
证据 ,更深入的全面综合研究尚待进行 。
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