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1一，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、掉菜属、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、薄菜属、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 ：i000—3142(2009)03—0296—04
Molecular evidence on the systematic position of
Armoracia and Nasturtium (Brassicaceae)
SUN Zhi-Ying1 ．LI Fa—Zeng0
(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，Chinese Peking Union Medical Colege，
Beijing 100094，China；3．Colege of Li Science，Shandong Normal University，Jinan 250014，China)
Abstract：The chloroplast DNA trnL intron and trnL-F spacer of Amnoracia(trib．Drabeae)，Nasturtium (trib．Ara—
bideae)and some related genera in Brassicaeeae from China were sequenced and used to construct phylogenetic rela—
tionship among them．The results are as follows：Armoracia and Barbarea，Rorippa，Nasturtium，Cardamine，which
are in Arabideae，formed one lineage in the molecular tree；Arvnoracia is far away from Draba，which is the type genus
of Drabieae．Combining with morphological features，Armoracia is suggested to be moved out from Drabeae and its
systematic position should be closed with 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(Vo1．33)about the systematic position of Amnoracia and Nasturtium．
Key words：Amnoracia；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种一辣根(A．YU5一
ticana)，为该属模式种，同时也具有重要的经济价
值(周太炎等，l987)。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-2oo2 I-)04)[Supported by Natural Science Foundation of Shandong Province(Z-2002 Do4)]
作者简介：孙稚颖(1 971-)，女，【J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：lifz@sdnu．edu．on)
3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 297
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，即模式种一豆瓣菜(N．
fficimde)(周太炎 等，l987)，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
为萍菜属的 异名处 理 (Jonsel，1974；A1一Shehbaz，
1988；Rolins，1 993)，而另一些学者仍支持将二者作
为独立的属(Hedge，l968；周太炎等，1987；AI—She—
bbaz Price，l 998；Zhou等 ，2001；吴征镒等 ，2O03)
处理。RbcI 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 (Cardamine)关 系最 近
(Les，1 994)。马成亮(2003)对山东萍菜属种子进行
了形态学研究，认为薄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 【f]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 l76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、薄菜属等植物比较
靠近，但该文并未对各属属间关系进行深人探讨。
A1一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 2j
族 ，其中碎米荠属、豆瓣菜属 、薄菜属 、山芥属、辣根
属等 lO属植 物 归于 trib．Cardaminae。Bailey等
(2006)利用 746个 nrDNA 的 IrS序列对上述 2
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 、辣根属与薄菜
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。
Trn[ 内含子及 trnI 一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&
Starr，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tt·nL—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 i。
1．2 DNA的提取
采用 C FAB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，7O
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“e”5 CGAAATCGGTAGACGC—
TACG 3 和 “f”5 ATTTGAACTGGTG ACAC—
GAG 3 (Taberlet等 ，l991)，采取整段 扩增 ，包括
trnL内含子区、trn[ 3 外显子和 trnL F基因间隔
区。反应体系为2 I ，扩增程序为7O℃ 1 min；后
94℃ 1 rain，55℃ 2O S，72℃ 50 S，循环 2次；94℃
20 S，55℃ 20 S，72℃ 5O S，循环 38次 ；72℃保温 4
min；4℃保存。扩增反应在 System 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
DV30l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，必要时选择中问引物“e”和“d”(Taberlet
等，l 991)。
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*I、AI 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(heuristic search)搜索最简约树，100次
随机加入，FBR枝长交换 ，利用 bootstrap(1 000次
重复)检验各分支的置信度 。
298 广 西 植 物 29卷
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
l1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 7l4 bp和 l 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 l 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 I)树长 602，一致性指数 (CI)一
0．9502、保留性指数(RI)一0．9440，调整后～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、萍菜属植
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 i00 9／6。
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 Strict consensus tree based on
maximum parsimonious analysis
芥族的山芥属、萍菜属、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、萍菜属、
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
， ， a t a f ● ～Ⅲ山 跏 ，
一妇 一 咖 洲 ～w ～ 一 跏 ¨％ 加
3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 299
有较近的关系。Takhtajan(1997)将辣根属放到豆
瓣菜属、萍菜属、山芥属附近，与我们的研究结果相
吻合，此外，A1一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
科植物进行丁修订 将碎米荠属、豆瓣菜属、萍菜属、
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、萍菜属、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，而萍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，而焯菜属与山芥属关
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，萍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
瓣菜属作为萍菜属 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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