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Phylogenetic relationships of sect.Nummularia (Lysimachia):evidence from ITS sequences

基于ITS序列探讨珍珠菜属过路黄组的系统关系



全 文 :广 西 植 物 Guihaia 32(2):163-166                                2012年 3 月  
DOI:10.3969/j.issn.1000-3142.2012.02.005
基于ITS序列探讨珍珠菜属过路黄组的系统关系
郑 伟1,2,陈龙清1*
(1.华中农业大学 园林学院,武汉430070;2.昆明理工大学 现代农业工程学院,昆明650224)
摘 要:测定了紫脉过路黄、临时救和过路黄的nrDNA ITS序列,并分析了珍珠菜属过路黄组17个物种的遗
传距离及亲缘关系。结果表明,过路黄组植物的ITS序列长度在620~628间,一致性高达90.59%,种间遗传
距离为0.002~0.199。系统发育树表明:(1)紫脉过路黄、临时救和小茄亲缘关系较近;(2)大叶过路黄、落地
梅和过路黄亲缘关系较近;(3)山萝过路黄、贯叶过路黄、管茎过路黄、叶头过路黄、峨眉过路黄及三角叶过路
黄亲缘关系较近。ITS序列分析结果为组内植物的鉴定、分类及系统进化提供了新的参考。
关键词:珍珠菜属;过路黄组;ITS;系统关系
中图分类号:Q949.773.2  文献标识码:A  文章编号:1000-3142(2012)02-0163-04
① Phylogenetic relationships of sect.Nummularia
(Lysimachia):evidence from ITS sequences
ZHENG Wei 1,2,CHEN Long-Qing1*
(1.College of Horticulture and Forestry,Huazhong Agricultural University,Wuhan 430070,China;2.College of
Modern Agricultural Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650224,China)
Abstract:The rDNA ITS sequences of L.rubinervis,L.congestifloraand L.christinae were sequenced.The genetic dis-
tance and phylogenetic relationship of 17species from sect.Nummularia(Lysimachia)were analyzed.The results showed
that the length of ITS sequence of sect.Nummularia was 620-628base pairs,the homology was 90.59%,and the ge-
netic distance was 0.002-0.199.The ITS data suggested that:(1)L.japonica,L.rubinervis and L.congestiflora were
closely related;(2)L.fordiana,L.paridiformisand L.christinae were closely related;(3)L.melampyroides,L.perfoli-
ata,L.fistulosa,L.phyllocephala,L.omeiensis and L.deltoideahad close relationship.The ITS analysis provided new
reference for the relationship,identification and classification of the species in sect.Nummularia.
Key words:Lysimachia;Nummularia;nrDNA ITS;molecular phylogeny
   过路黄组(sect.Nummularia)属报春花科
(Primulaceae)珍珠菜属(Lysimachia)黄连花亚属
(subg.Lysimachia),共10系约51种,主要分布于
我国华南、华中及西南地区(陈封怀等,1989)。过路
黄组植物是著名的中草药植物,含有黄酮类和三萜
皂苷类等药用成分,具有清热利湿、活血化瘀、解毒
消痈、抗菌消炎的作用(常海涛等,2004)。近年来的
研究表明,过路黄组植物还是十分有前景的抗癌类
药用植物(Yang等,2009)。除了具有较高的药用价
值外,过路黄组植物还是十分优良的乡土园林地被
植物,如过路黄(L.christinae)(Zheng等,2009a)、
临时救(L.congestiflora)(Zheng等,2009b)、紫脉
过路黄(L.rubinervis)(Zheng等,2009c)等,不仅具
有漂亮的黄花、较强的铺展能力,还具有极强的适应
性和抗性。目前,过路黄组植物药用及观赏价值的
开发利用程度正在快速提升。
珍珠菜属植物的系统发育一直是研究的热点。
在形态学方面,通过花粉形态和叶表皮纹饰分析了
① 收稿日期:2011-08-23  修回日期:2011-12-19
基金项目:国家自然科学基金(30771517,30972019)[Supported by the National Natural Science Foundation of China(30771517,30972019)]
作者简介:郑伟(1980-),男,湖北宜昌人,博士,从事园林植物种质资源研究,(E-mail)yedizhw@yahoo.com.cn。
*通讯作者:陈龙清,博士,教授,主要从事园林植物种植资源研究,(E-mail)chenlq0206@163.com。
属内植物的系统关系(邵剑文等,2005)。在分子方
面,通过叶绿体rbcL基因(Anderberg等,1998)、
trnL-F基因及核糖体的ITS(internal transcribed
spacer)序列(Hao等,2004)分析,认为将珍珠菜属
划为紫金牛科(Myrsinaceae)更为科学。同时,以上
研究初步认为产于亚洲的过路黄组物种为单系群,
但对组内各系之间的物种却没有进行详细的系统分
析。核糖体DNA的ITS序列进化速度快且片段长
度不大,不仅可用以分析科、属、亚属和组间的系统
发育关系,还可用来分析组内种间(唐绍清等,
2004),甚至种内不同地理类群(张宏意等,2008)的
亲缘关系。本研究将通过核糖体 DNA 的ITS序
列,对珍珠菜属过路黄组的物种进行较为详细的系
统分析,以期为过路黄组植物的亲缘关系、物种鉴定
及分类提供参考,为过路黄组植物药用及观赏价值
的开发利用奠定一定的理论基础。
1 材料和方法
1.1植物材料
从实验地采集临时救、紫脉过路黄及从野外引
种驯化选育而成的紫心过路黄(L.christinae cv.
Zixin)(Zheng等,2009a)、紫蝶临时救(L.congesti-
floracv.Zidie)(Zheng等,2009b)和紫脉临时救(L.
congestifloracv.Zimai)的新鲜叶片,带回实验室洗
净后剪成小片,用于DNA提取。
1.2DNA提取、扩增与测序
采用CTAB法(Doyle等,1987)提取DNA:在
10mL离心管中,加入4mL的CTAB,65℃预热。
称取幼嫩组织材料1g,用蒸馏水冲洗干净,再用灭
菌双蒸水冲洗2次,放入经液氮预冷的研钵中,加入
液氮研磨至粉末状,用干净灭菌不锈钢勺转移粉末
到预热的离心管中,混匀后置65℃水浴中保温30
~45min,并不时轻轻转动试管。加4mL的氯仿/
异戊醇,轻轻地颠倒混匀,室温下10 000rpm离心
10min,移上清至另一新管中。向管中加入1/100
体积的RNase A溶液,置37℃20~30min。加入
等体积异丙醇,会出现絮状沉淀,-20 ℃放置30
min,12 000rpm离心10~15min后回收DNA沉
淀。用70%乙醇清洗沉淀2次,吹干后溶于1mL
TE中。0.7%琼脂糖凝胶电泳检测DNA。
获取 DNA 后,用特异引物ITS4(5′-TCCTC-
CGCTTATTGATATGC-3′)和ITS5(5′-GGAAG-
TAAAAGTCGTAACAAGG-3′)(金思特公司合
成)进行PCR扩增,扩增程序为94℃预变性4min,
然后进入如下循环:94℃变性1min,50℃退火2
min,72℃延伸2min,25个循环后,72℃延伸10
min。PCR 反应体系总体积为50μL,其中包含:
DNA模板2.0μL,dNTP 4.0μL,10×buffer 5.0
μL,引物2.0μL,Taq酶1.0μL。最后用含EB的
0.8%琼脂糖凝胶电泳检测扩增结果,并将扩增产物
送至金思特公司进行测序。
1.3DNA序列分析
测序结果提交到 NCBI的 GenBank,同时,从
NCBI查询珍珠菜属黄连花亚属过路黄组其它物种
的ITS序列(表1),并以珍珠菜属黄连花亚属Ver-
ticillatum 组的L.quadrifolia作为外类群,采用
Dnaman软件进行序列比对、遗传距离的计算及系
统发育树的构建。
2 结果与分析
所测过路黄、临时救和紫脉过路黄的ITS序列
提交GenBank后获得的登录号如表1所示。经过
分析,过路黄组植物的ITS序列长度在620~628
bp,其中ITS1为243~247bp,ITS2为218~219
bp。对位排列后,其一致性高达90.59%。应用
Kimura双参数计算样品间的ITS序列分化程度,
过路黄组内样品间的遗传距离介于0.002%~
0.199%之间(表2)。其中,长梗过路黄、L.nummu-
laria与其它物种的遗传距离较大,最大值存在于长
梗过路黄与显苞过路黄之间,为0.199。小茄、临时
救、紫脉过路黄之间的遗传距离较小,最小值存在于
小茄与临时救之间,仅为0.002。
根据ITS序列结果,疏节系的小茄、侧枝系的
紫脉过路黄和聚花系的临时救亲缘关系较近,一致
性达到了96.59%。厚叶系的大叶过路黄、伞叶系
的落地梅和过路黄系的过路黄聚为一支,耳柄系的
山萝过路黄和贯叶过路黄、叶头系的管茎过路黄和
叶头过路黄、浅环系的峨眉过路黄及疏节系的三角
叶过路黄亲缘关系较近。同时,组内其它物种与这
三支相对独立。
3 结论与讨论
在中国植物志(陈封怀等,1989)过路黄组的10
461 广 西 植 物                  32卷
表1 用于本研究的植物、凭证标本和GenBank检索号
Table 1 Plants and vouchers of accession used for this study and their GenBank accession numbers
物种Species 系Series 凭证标本 Voucher specimens  GenBank Accession
峨眉过路黄L.omeiensis 浅环系 Hypericoideae  Hao 224 AF547695
紫脉过路黄L.rubinervis 侧枝系Paracladae  Zheng et al.0811 FJ529520
长梗过路黄L.longipes 侧枝系Paracladae  Guo 200012 AF547702
山萝过路黄L.melampyroides 耳柄系Elatae  Deng 15945 AF547729
贯叶过路黄L.perfoliata 耳柄系Elatae  Guo 20009 AF547701
小茄L.japonica 疏节系Deltoideae  Hao 278 AF547687
三角叶过路黄L.deltoidea 疏节系Deltoideae  Han 314 AF547719
疏头过路黄L.pseudo-henryi 叶头系Phyllocephalae  Guo 20007 AF547698
管茎过路黄L.fistulosa 叶头系Phyllocephalae  Ye et al.3561 AF547703
叶头过路黄L.phyllocephala 叶头系Phyllocephalae  Hao 219 AF547693
落地梅L.paridiformis 伞叶系Paridiformes  Hao 218 AF547692
大叶过路黄L.fordiana 厚叶系Fordianae  Ye et al.3940 AF547705
显苞过路黄L.rubiginosa 聚花系Rubiginosae  Hao 226 AF547696
临时救L.congestiflora 聚花系Rubiginosae  Zheng et al.0809 FJ529517
临时救L.congestiflora‘Zimai’ 聚花系Rubiginosae  Zheng et al.0810 FJ529518
临时救L.congestiflora‘Zidie’ 聚花系Rubiginosae  Zheng et al.0802 FJ529519
过路黄L.christinae 过路黄系Drymarifoliae  Hao 203 AF547690
过路黄L.christinae‘Zixin’ 过路黄系Drymarifoliae  Zheng et al.0801 FJ529510
金爪儿L.grammica 金爪儿系Grammicae  Hao 209 AF547691
L.nummularia — Yuan s.n. AF547708
L.quadrifolia(外类群) sect.Verticillatum  Douglas s.n. AF547734
表2 过路黄组植物间的遗传距离 (Kimura双参数法)
Table 2 Kimura two-parameter distances of the plants in sect.Nummularia
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21
1 —
2 0.080 —
3 0.087 0.008 —
4 0.084 0.006 0.008 —
5 0.082 0.010 0.011 0.010 —
6 0.018 0.086 0.089 0.089 0.087 —
7 0.080 0.046 0.052 0.046 0.050 0.089 —
8 0.077 0.053 0.059 0.053 0.053 0.086 0.046 —
9 0.028 0.085 0.089 0.089 0.087 0.031 0.087 0.088 —
10 0.083 0.103 0.107 0.105 0.105 0.091 0.105 0.109 0.100 —
11 0.080 0.002 0.006 0.005 0.008 0.086 0.045 0.052 0.085 0.103 —
12 0.131 0.164 0.168 0.166 0.168 0.141 0.178 0.170 0.153 0.176 0.162 —
13 0.080 0.046 0.052 0.043 0.046 0.089 0.040 0.050 0.091 0.101 0.045 0.183 —
14 0.146 0.173 0.180 0.175 0.173 0.148 0.191 0.186 0.156 0.166 0.171 0.113 0.186 —
15 0.084 0.046 0.051 0.046 0.046 0.091 0.036 0.046 0.091 0.107 0.045 0.176 0.046 0.190 —
16 0.029 0.087 0.091 0.087 0.087 0.033 0.091 0.093 0.031 0.100 0.087 0.147 0.091 0.158 0.096 —
17 0.081 0.052 0.057 0.052 0.052 0.088 0.038 0.045 0.088 0.102 0.050 0.164 0.045 0.182 0.038 0.090 —
18 0.071 0.048 0.053 0.048 0.048 0.073 0.038 0.038 0.078 0.098 0.046 0.170 0.038 0.178 0.045 0.080 0.047 —
19 0.110 0.077 0.082 0.077 0.076 0.118 0.066 0.076 0.118 0.136 0.075 0.177 0.071 0.191 0.073 0.120 0.061 0.082 —
20 0.100 0.059 0.064 0.059 0.059 0.108 0.062 0.062 0.106 0.119 0.057 0.194 0.055 0.199 0.057 0.112 0.053 0.057 0.084 —
21 0.242 0.259 0.262 0.254 0.262 0.249 0.259 0.249 0.251 0.259 0.257 0.208 0.256 0.203 0.269 0.246 0.261 0.269 0.256 0.265 —
1.L.christinae‘Zixin’;2.L.congestiflora;3.L.congestiflora‘Zimai’;4.L.congestiflora‘Zidie’;5.L.rubinervis;6.L.christinae;7.L.
deltoidea;8.L.fistulosa;9.L.fordiana;10.L.grammica;11.L.japonica;12.L.longipes;13.L.melampyroides;14.L.nummularia;15.
L.omeiensis;16.L.paridiformis;17.L.perfoliata;18.L.phyllocephala;19.L.pseudo-henryi;20.L.rubiginosa;21.L.quadrifolia.
5612期         郑伟等:基于ITS序列探讨珍珠菜属过路黄组的系统关系
图1 基于ITS序列构建的过路黄组植物的系统发育树
Fig.1 Phylogenetics dendrogram of Lysimachia
sect.Nummulariabased on ITS sequence
系分类中,紫脉过路黄属于侧枝系。但从形态上来
看,紫脉过路黄茎基部匍匐、分枝,花在茎端腋生,排
成短缩的总状花序,花梗较短,这些特征与临时救十
分相近。尤其是与从野外直接引种驯化选育而成的
‘紫脉’临时救,都具有十分明显的红褐色中脉及侧
脉。本研究首次报道了紫脉过路黄的ITS序列,通
过系统发育树分析,发现紫脉过路黄与临时救的亲
缘关系较近。另外,小茄主要分布于江苏、浙江、台
湾等地,紫脉过路黄主要分布于浙江东南部,两者在
地理分布上十分相近。而且,本研究通过基于ITS
的系统发育树分析,发现两者的亲缘关系较近,并且
和临时救及其园艺品种聚为一支。因此,本研究认
为将侧枝系的紫脉过路黄和疏节系的小茄一并归入
聚花系更为合理。
过路黄系、厚叶系及伞叶系的亲缘关系较近,这
与前人的报道一致(Hao等,2004)。浅环系、耳柄
系及叶头系聚为一支,但叶头系的疏头过路黄与叶
头过路黄和管茎过路黄亲缘关系较远,从这一支中
分裂出来,单独成为一支。同时,在过路黄组中,金
爪儿在形态上跟其它物种差别较大,尤其是茎上部
的叶片为互生,且多分枝。在本研究中,ITS序列分
析结果跟形态分类相符,金爪儿系单独分裂出来,与
组内其它物种的亲缘关系较远。
侧枝系的长梗过路黄与同系的紫脉过路黄亲缘
关系较远,且跟原产欧洲的L.nummularia聚为一
支。在形态上,长梗过路黄和紫脉过路黄差别明显,
主要表现在长梗过路黄为一年生草本植物,且叶片
无彩脉存在。紫脉过路黄为多年生草本植物,且具
显著紫脉,而这两个特征与临时救十分相似,为紫脉
过路黄并入聚花系提供了更多证据。总之,过路黄
组各物种的ITS序列结果与中国植物志(陈封怀
等,1989)的10系分类法存在一定差异,为组内植物
的鉴定、分类及系统进化提供了新的参考。
参考文献:
陈封怀,胡启明.1989.中国植物志[M].北京:科学出版社:1-160
Anderberg AA,Stahl B,Kalersjo M.1998.Phylogenetic relation-
ships in the Primulales inferred fromrbcL sequence data[J].
Plant Sys Evol,211:93-102
Chang HT(常海涛),Kong WL(孔维梁),Tu PF(屠鹏飞).2004.
Chemical and pharmacological advances of study on Lysimachia
(珍珠菜属植物化学成分及药理作用研究进展)[J].China J
Chin Mat Med(中国中药杂志),29(4):295-298
Doyle JJ,Doyle JL.1987.A rapid DNA isolation procedure for
smal quantities of fresh leaf tissue[J].Phytochemical Bull,
19:11-15
Hao G,Yuan YM,Hu CM,et al.2004.Molecular phylogeny of Ly-
simachia(Myrsinaceae)based on chloroplast trnL-F and nuclear ri-
bosomal ITS sequences[J].Molec Phylog Evol,31(1):323-339
Shao JW(邵剑文),Zhang XP(张小平).2005.Polen morphology
of Lysimachiaand its systematic implication(珍珠菜属植物的
花粉形态及其系统进化学意义)[J].Acta Micropalaeontol Sin
(微体古生物学报),22(1):78-86
Tang SQ(唐绍清),Shi SH(施苏华),Zhong Y(钟杨),et al.
2004.Phylogenetic relationships of golden camelia(sect.Chry-
santha,Camellia)in China:evidence from ITS sequences of nu-
clear ribosomal DNA(基于ITS序列探讨山茶属金花茶的系统
发育关系)[J].Guihaia(广西植物),24(6):488-492
Yang SL,Lihua TLH,Tian JK,et al.2009.Anti-tumor constitu-
ents of four medicinal plants fromLysimachiagenus[J].Planta
Med,75(4):412-412
Zhang HY(张宏意),Liao WB(廖文波),Chen YQ(陈月琴),et
al.2008.Analysis of rDNA ITS sequences of Sargentodoxa cu-
neata(大血藤的rDNA ITS序列分析)[J].Guihaia(广西植
物),28(6):737-741
Zheng W,Liu XQ,Chen LQ.2009b.Lysimachia congestiflora
‘Zidie’:an ornamental plant with fancy leaves[J].Hort Sci,44
(6):1 771-1 772
Zheng W,Xu XD,Zhao KG,et al.2009a.Lysimachia christinae
‘Zixin’:a new groundcover plant[J].Hort Sci,44(2):474-475
Zheng W,Xu XD,Dai H,et al.2009c.Direct regeneration of
plants derived fromin vitro cultured shoot tips and leaves of
three Lysimachiaspecies[J].Sci Hort,122(1):138-141
661 广 西 植 物                  32卷