全 文 ：园艺学报，2015，42 (1)：19–30.
Acta Horticulturae Sinica
doi：10.16420/j.issn.0513-353x.2014-0752；http：//www. ahs. ac. cn 19
基于ndhF序列的中国悬钩子属植物系统发育研究
张 丽 1，王 燕 1，陈 清 1，罗 娅 1，张 勇 1，汤浩茹 1，王小蓉 1,2,*
（1 四川农业大学园艺学院，四川雅安 625014；2 四川农业大学果蔬研究所，成都 611130）
摘 要：悬钩子属植物种类繁多，属内系统演化规律一直存在争议。以近缘的同为蔷薇科蔷薇亚科
的蔷薇属黄刺玫（Rosa xanthina）和草莓属野草莓（Fragaria vesca）为外类群，基于 ndhF 序列利用最大
简约法和贝叶斯推论法构建了中国悬钩子属下 3 组 17 亚组的 53 个种（变种）的系统发育树。结果表明：
ndhF序列在本研究涉及到的分类群中较保守，序列比对后长度为 1 182 bp，其中变异位点 88个（占 7.44%），
信息位点 47 个（占 3.97%）。空心莓组（section Idaeobatus）的序列变异速率较木莓组（sect. Malachobatus）
和刺毛莓组（sect. Dalibardastrum）快。木莓组需要结合其他进化速率相对较快的序列进一步研究。系统
树分析表明，木莓组和刺毛莓组聚为一支，空心莓组则被划分为 4 支（BI），呈多系进化现象。中国悬钩
子属植物的系统演化路线为复叶类群到单叶类群，空心莓组较木莓组原始，支持陆玲娣等对悬钩子属的
系统演化观点。本研究结果有助于优良树莓种质的鉴定和分类，也为悬钩子属系统进化积累了分子依据。
关键词：悬钩子属；空心莓组；木莓组；ndhF 序列；系统发育
中图分类号：S 663.2 文献标志码：A 文章编号：0513-353X（2015）01-0019-12

Phylogenetic Utility of Chinese Rubus（Rosaceae）Based on ndhF Sequence
ZHANG Li1，WANG Yan1，CHEN Qing1，LUO Ya1，ZHANG Yong1，TANG Hao-ru1，and WANG
Xiao-rong1,2,*
（1College of Horticulture，Sichuan Agricultural University，Ya’an，Sichuan 625014，China；2Institute of Pomology and
Olericulture，Sichuan Agricultural University，Chengdu 611130，China）
Abstract：Rubus is a large and taxonomically complex group that displays agamospermy，polyploidy
and frequent hybridization. The phylogeny of the genus has long been controversial. It is also difficult to
identify and classify the wild excellent Rubus germplasms. The chloroplast DNA fragments ndhF of 53
Rubus species（variety）were analyzed for phylogenetic relationships among the genus by the Maximum
parsimony（MP）and Bayesian inference（BI）analysis. Rosa xanthina and Fragaria vesca were used as
outgroups，which were related to Rubus and belonged to Rosoideae subfamily. The results revealed that the
ndhF among the genus was relatively conserved and 1 182 bp in length. There were 88（7.44%）variable
sites and 47（3.97%）parsimony information sites. The sequence divergence in section Idaeobatus was
faster than that in sections Malachobatus and Dalibardastrum. Multiple DNA regions evolved rapidly should
be used to resolve phylogenetic relationships within sect. Malachobatus. The phylogenetic tree indicated
that those species from sections Malachobatus and Dalibardastrum formed a well-supported clade，while

收稿日期：2014–10–08；修回日期：2014–12–08
基金项目：国家自然科学基金项目（31272134）
* 通信作者 Author for correspondence（E-mail：wangxrtj@163.com）
Zhang Li，Wang Yan，Chen Qing，Luo Ya，Zhang Yong，Tang Hao-ru，Wang Xiao-rong.
Phylogenetic utility of Chinese Rubus（Rosaceae）based on ndhF sequence.
20 Acta Horticulturae Sinica，2015，42 (1)：19–30.
the species of sect. Idaeobatus were divided into four clades and polyphyletic. Based on the data，it was
inferred that evolution in Rubus proceeded from compound leaf to simple leaf，and sect. Idaeobatus were
the primitive group. These results supported the evolution view of Lu. It is helpful to identify and classify
the wild excellent Rubus germplasms，as well as accumulate molecular data for the phylogeny of Rubus.
Key words：Rubus；sect. Idaeobatus；sect. Malachobatus；ndhF；phylogenetic utility

悬钩子属（Rubus L.）又名树莓属，为蔷薇科（Rosaceae）中分类较困难的一个属。该属植物类
型复杂，种间杂交和多倍化现象普遍。因此该属植物的系统演化规律及分类问题等一直存有争议（陆
玲娣，1983；俞德浚 等，1985）。争议的焦点主要集中在单叶和复叶类群、木本和草本类群谁原始、
谁进化（Focke，1910，1914；陆玲娣，1983；俞德浚 等，1985）。以 Focke（1910，1914）为代表
的欧美分类系统认为木本比草本进化，二倍体比多倍体进化。而陆玲娣（1983）和俞德浚等（1985）
却认为草本比木本进化，木莓组较空心莓组进化。Alice 和 Campbell（1999）利用 ITS 序列对来自
欧美的 57 个分类群（包括 21 种悬钩子属植物）构建了该属第一个支持率较高的系统树，结果表明
空心莓亚属（subgenus Idaeobatus）被分为 3 个不同的分支，为多系群；木莓亚属（subg. Malachobatus）
也不是单系群；认为该属植物中（半）草本和单叶类群较原始。Yang 和 Pak（2006）与 Yang 等（2012）
先后利用 ITS、trnL-F 和 LEAFY 序列研究了韩国悬钩子属植物的分子系统关系，推测其系统演化进
程是由草本到木本，复叶到单叶，粉红色花瓣到白色花瓣。上述研究包括的中国地区悬钩子属植物
类群较少，特别是中国悬钩子特有种几乎未有涉及。而中国悬钩子属植物有 201 种 98 变种（Li et al.，
2002），特有种 138 种（陆玲娣，1983），分属于 8 组 24 亚组（陆玲娣，1983；俞德浚 等，1985）。
中国作为悬钩子属植物的多样性中心和分化中心，涉及到属的种类发生，是起源的关键地区（陆玲
娣，1983）。树莓是悬钩子属植物中果实可食的用于园艺栽培生产的特色果树种类（陆明珠和胡宝忠，
2002），中国野生树莓资源极其丰富（王小蓉 等，2006）。由于树莓所属的悬钩子属系统发育和分类
还存在较大分歧，影响了优良野生树莓种质的正确鉴定和合理分类，也影响了在育种上的利用（Wang
et al.，2009，2010；王燕 等，2014）。因此，探明中国悬钩子属的系统发育关系至关重要。
植物基因组中，叶绿体 DNA 具有保守性和单亲遗传的特征，已广泛应用于植物不同分类阶元
的系统关系、物种间遗传多样性等研究中（Small et al.，1998；Xu et al.，2001；Shaw et al.，2007）。
ndhF 基因位于叶绿体基因组的小单拷贝（SSC）区，是植物叶绿体中进化速率较快的基因之一，其
核苷酸替代速率约是 rbcL 的两倍（Suguira，1989；Kim & Jansen，1995；Alverson et al.，1999）。
Morden 等（2003）通过 ndhF 序列探讨了空心莓亚属的系统关系，认为夏威夷地方种 Rubus macraei
和 R. hawaiensis 的关系较远，二者形态特征相似是适应环境趋同进化的结果。除此之外，还未见到
ndhF 序列在中国悬钩子属植物中的应用报道。本研究中通过对中国悬钩子属植物叶绿体 ndhF 序列
进行测序和分析，运用最大简约法和贝叶斯法构建分子系统发育树，并对悬钩子属下类群的演化关
系及悬钩子属的进化路线进行讨论，为该属的系统学研究提供分子证据。
1 材料与方法
1.1 材料
本研究中选用分布在中国的 53 个悬钩子属种、变种（表 1），按照陆玲娣（1983）和俞德浚等
（1985）的分类系统，空心莓组 9 亚组 29 个分类群，木莓组 8 亚组 22 个分类群，刺毛莓组 2 种。
张 丽，王 燕，陈 清，罗 娅，张 勇，汤浩茹，王小蓉.
基于 ndhF 序列的中国悬钩子属植物系统发育研究.
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表 1 试验材料来源及 GenBank 序列号
Table 1 The source of Rubus taxa and GenBank accession number
种类
Taxon
采集地
Locality
海拔/m
Altitude
经纬度 Latitude
and Longtitude
凭证标本
Voucher
登录号
GenBank
空心莓组 Section Idaeobatus Focke
圆锥序亚组 Subsection
Idaeobatus（Focke）Yü et Lu

白叶莓Rubus innominatus 贵州雷公山 Leigongshan, Guizhou 1 769 26°22′N, 108°11′E Wang & Zhang R2008 KM112182
五叶白叶莓 R. innominatus var. quinatus 江西庐山 Lushan, Jiangxi 1 068 29°32′N, 115°58′E Wang & Zhang R3007 KM112186
伞房序亚组 Subsect.
Idaeanthi（Focke）Yü et Lu

红泡刺藤 R. niveus 四川雅安 Ya’an, Sichuan 750 29°44′N, 103°02′E X.R. Wang R01-1 KM112195
陕西悬钩子 R. piluliferus 陕西紫柏山 Zibaishan, Shanxi 2 292 33°40′N, 106°46′E Wang & Zhang R5018 KM112169
绒毛果亚组 Subsect. Pileati Yü et Lu
紫红悬钩子 R. subinopertus 四川峨眉山 Emeishan, Sichuan 2 420 29°32′N, 103°20′E X.R. Wang R02-6 KM112191
绒毛叶亚组 Subsect. Stimulantes Yü et Lu
椭圆悬钩子 R. ellipticus 四川雅安 Ya’an, Sichuan 800 29°44′N, 103°02′E Wang & Zhang R01-7 KM112171
栽秧泡 R. ellipticus var. obcordatus 四川雅安 Ya’an, Sichuan 788 29°44′N, 103°01′E Wang & Zhang R01-2 KM112172
贵州江口 Jiangkou, Guizhou 349 27°42′N, 108°51′E Wang & Zhang R2035 KM112183茅莓 R. parvifolius
四川西充 Xichong, Sichuan 712 27°50′N, 104°36′E X.R. Wang R03-2 KM112188
牯岭悬钩子 R. kulinganus 江西庐山 Lushan, Jiangxi 1 010 29°32′N, 115°58′E Wang & Zhang R3006 KM112185
喜阴悬钩子 R.mesogaeus 贵州雷公山 Leigongshan, Guizhou 1 933 27°54′N, 108°39′E Wang & Zhang R2020 KM112186
密刺悬钩子 R. subtibetanus 河南宝天曼 Baotianman, Henan 1 354 33°29′N, 111°55′E Wang & Zhang R4020 KM112187
柔毛叶亚组 Subsect.
Pungentes（Focke）Yü et Lu

红花悬钩子 R. inopertus 四川雅安 Ya’an, Sichuan 700 29°44′N, 103°02′E X.R. Wang R01-5 KM112193
刺萼红花悬钩子
R. inopertus var. echinocalyx
四川雅安 Ya’an, Sichuan 700 29°44′N, 103°02′E Wang & Zhang R1008 KM112194
秀丽莓 R. amabilis 四川峨眉山 Emeishan, Sichuan 2 946 29°31′N, 103°20′E Wang & Zhang R1110 KM112192
红毛悬钩子 R. pinfaensis 四川雅安 Ya’an, Sichuan 501 29°44′N, 103°02′E Wang & Zhang R1002 KM112170
插田泡 R. coreanus 河南宝天曼 Baotianman, He’nan 1 320 33°29′N, 111°55′E Wang & Zhang R4006 KM112184
柱序悬钩子 R. subcoreanus 河南宝天曼 Baotianman, He’nan 1 320 33°29′N, 111°55′E Wang & Zhang R4004 KM112189
针刺悬钩子 R. pungens 四川峨眉山 Emeishan, Sichuan 2 265 29°32′N，103°20′E Wang & Zhang R1083 KM112196
多心皮亚组 Subsect.
Rosaefolii（Focke）Yü et Lu

红腺悬钩子 R. sumatranus 江西庐山 Lushan, Jiangxi 1 068 29°32′N, 115°58′E Wang & Zhang R3011 KM112181
光滑悬钩子R. tsangii 四川雅安Ya’an, Sichuan 501 29°44′N, 103°02′E X.R. Wang R01-21 KM112179
空心泡 R. rosaefolius 贵州雷公山 Leigongshan, Guizhou 2 002 29°57′N, 103°01′E Wang & Zhang R2005 KM112180
大红泡 R. eustephanus 四川峨眉山 Emeishan, Sichuan 1 602 29°33′N, 103°20′E Wang & Zhang R1101 KM112173
蓬蘽 R. hirsutus 河南桐柏山 Tongbaishan, He’nan 188 33°21′N, 113°21′E Wang & Zhang R4025 KM112178
光叶亚组 Subsect.
Leucanthi（Focke）Yü et Lu

小柱悬钩子 R. paucidentatus 贵州雷公山 Leigongshan, Guizhou 2 170 26°23′N, 108°12′E Wang & Zhang R2002 KM112174
短柄亚组 Subsect.
Alpestres（Focke）Yü et Lu

掌叶悬钩子 R. pentagonus 四川峨眉山 Emeishan, Sichuan 2 396 29°32′N, 103°20′E Wang & Zhang R1077 KM112197
无刺掌叶悬钩子
R. pentagonus var. modestus
四川峨眉山 Emeishan, Sichuan 2 416 29°32′N, 103°20′E Wang & Zhang R1060 KM112198
球果亚组 Subsect.
Corchorifolii（Focke）Yü et Lu

山莓 R. corchorifolius 四川雅安 Ya’an, Sichuan 857 29°44′N, 103°02′E X.R. Wang R01-6 KM112175
光果悬钩子 R. glabricarpus 贵州梵净山 Fanjingshan, Guizhou 2 111 27°55′N, 108°40′E Wang & Zhang R2025 KM112176
掌叶复盆子 R. chingii 江西庐山 Lushan, Jiangxi 983 27°27′N, 114°10′E Wang & Zhang R3028 KM112177
木莓组 Sect. Malachobatus Focke
梨叶亚组 Subsect.
Pirifolii（Focke）Yü et Lu

梨叶悬钩子R. pirifolius 四川峨眉山 Emeishan, Sichuan 1 865 29°32′N, 103°20′E Wang & Zhang R1091 KM112199
尖叶亚组 Subsect.
Acuminati（Focke）Yü et Lu

光滑高粱泡R. lambertianus var. glaber 四川雅安 Ya’an, Sichuan 780 29°44′N, 103°02′E X.R. Wang R01-8 KM112200
长叶亚组 Subsect. Dolichophylli Yü et Lu
乌泡子 R. parkeri 四川雅安 Ya’an, Sichuan 810 29°44′N, 103°02′E X.R. Wang R01-12 KM112213
宜昌悬钩子 R. ichangensis 四川雅安 Ya’an, Sichuan 832 29°44′N, 103°01′E X.R. Wang R01-9 KM112214


Zhang Li，Wang Yan，Chen Qing，Luo Ya，Zhang Yong，Tang Hao-ru，Wang Xiao-rong.
Phylogenetic utility of Chinese Rubus（Rosaceae）based on ndhF sequence.
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续表 1
种类
Taxon
采集地
Locality
海拔/m
Altitude
经纬度 Latitude
and longtitude
凭证标本
Voucher
登录号
GenBank
长序亚组 Subsect.
Elongati（Focke）Yü et Lu

西南悬钩子 R. assamensis 四川雅安 Ya’an, Sichuan 718 29°44′N, 103°02′E X.R. Wang R01-10 KM112215
灰白毛莓 R. tephrodes 贵州江口 Jiangkou, Guizhou 337 27°42′N, 108°51′E Wang & Zhang R2034 KM112201
锦葵叶亚组 Subsect.
Moluccani（Focke）Yü et Lu

棕红悬钩子 R. rufus 四川雅安 Ya’an, Sichuan 778 29°44′N,103°02′E X.R. Wang R01-17 KM112212
多毛悬钩子R. lasiotrichos 四川峨眉山 Emeishan，Sichuan 2 535 29°31′N, 103°19′E Wang & Zhang R1114 KM112211
大乌泡 R. multibracteatus 四川雅安 Ya’an, Sichuan 512 29°44′N, 103°02′E Wang & Zhang R1019 KM112203
川莓 R. setchuenensis 四川雅安 Ya’an, Sichuan 500 29°44′N, 103°02′E Wang & Zhang R1006 KM112209
峨眉悬钩子 R. faberi 四川峨眉山 Emeishan, Sichuan 1 631 29°31′N, 103°21′E X.R. Wang R02-4 KM112210
寒莓 R. buergeri 四川雅安 Ya’an, Sichuan 771 29°44′N, 103°02′E X.R. Wang R01-11 KM112220
锈叶亚组 Subsect. Fuscifolii Yü et Lu
锈毛莓 R. reflexus 四川雅安 Ya’an, Sichuan 720 29°44′N, 103°02′E Wang & Zhang R1011 KM112218
巨托亚组Subsect. Stiqulosi Yü et Lu
灰毛泡 R. irenaeus 贵州雷公山 Leigongshan, Guizhou 1 580 26°22′N, 108°11′E Wang & Zhang R2013 KM112208
太平莓 R. pacificus 江西庐山 Lushan, Jiangxi 1 058 29°32′N, 115°58′E Wang & Zhang R3012 KM112216
厚叶悬钩子 R. crassifolius 贵州雷公山 Leigongshan, Guizhou 2 155 26°23′N, 108°12′E Wang & Zhang R2003 KM112219
总序亚组 Subsect.
Sozostyli（Focke）Yü et Lu

五叶鸡爪茶 R. playfairianus 四川雅安 Ya’an, Sichuan 720 29°44′N, 103°02′E Wang & Zhang R1010 KM112204
竹叶鸡爪茶 R. bambusarum 四川雅安 Ya’an, Sichuan 721 29°44′N, 102°59′E Wang & Zhang R1045 KM112206
鸡爪茶 R. henryi 四川雅安 Ya’an, Sichuan 1 467 29°44′N, 103°02′E Wang & Zhang R1051 KM112207
木莓 R. swinhoei 贵州梵净山 Fanjingshan, Guizhou 1 337 27°54′N, 108°38′E Wang & Zhang R2015 KM112202
尾叶悬钩子 R. caudifolius 四川雅安 Ya’an, Sichuan 500 29°44′N, 103°02′E Wang & Zhang R1009 KM112217
长圆悬钩子 R. oblongus 四川雅安 Ya’an, Sichuan 1 063 29°44′N, 103°02′E Wang & Zhang R1047 KM112205
刺毛莓组 Sect.
Dalibardastrum（Focke）Yü et Lu

东南悬钩子 R. tsangorum 江西三清山 Sanqingshan, Jiangxi 336 29°32′N, 115°58′E Wang & Zhang R3042 KM112222
周毛悬钩子R. amphidasys 江西庐山 Lushan, Jiangxi 994 29°32′N, 115°58′E Wang & Zhang R3015 KM112221
外类群 Out group
黄刺玫 Rosa xanthina From GenBank – – – KF154855
野草莓 Fragaria vesca From GenBank – – – JF345175
注：采用俞德浚等（1985）的分类系统。
Note：The classification system follows that of Yü et al.（1985）.

上述材料于 2011—2014 年对中国悬钩子属植物资源全面考察的基础上采集。经野外仔细观察其
形态特征后选择能代表其种类形态特征的个体，采集幼叶用变色硅胶迅速干燥带回实验室保存备用。
1.2 DNA提取、PCR扩增及序列测定
采用改良 CTAB 法提取叶片总基因组 DNA（周延清，2005）。PCR 引物分别为 F1：5′-GAATATGC
ATGGATCATACC-3′和 R1318：5′-CGAAACATATAAAATGCRGTTAATCC-3′（Small，2004）。扩增
体系为 25 µL，DNA模板 30 ~ 50 ng，10× PCR buffer（10 mmol · L-1 Tris-HCl pH 8.0，50 mmol · L-1 KCl，
1.5 mmol · L-1 EDTA）4.0 µL，MgCl2（25 mmol · L-1）2.4 µL，dNTP mix（10 mmol · L-1）2.8 µL，引
物各 3.5 pmol · L-1 及 1.5 U Taq DNA 聚合酶（北京天根）。扩增程序为：94 ℃预变性 4 min；94 ℃变
性 45 s，55 ℃复性 45 s，72 ℃延伸 1 min，循环 40 次；72 ℃延伸 5 min。
PCR 扩增产物经 1%琼脂糖凝胶电泳分离。割取目的条带，用 UNIQ-10 柱式微量琼脂糖凝胶
DNA 回收试剂盒（上海生工）进行纯化。纯化产物送深圳华大基因研究院测序。
1.3 基因序列分析
测序原始峰图经 Contig Express 软件拼接，BioEdit（Hall，1999）手工较对，通过 Clustal X
张 丽，王 燕，陈 清，罗 娅，张 勇，汤浩茹，王小蓉.
基于 ndhF 序列的中国悬钩子属植物系统发育研究.
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（Thompson et al.，1997）对所得序列进行序列连配。利用 MEGA 4.0 计算各个 ndhF 序列的长度、
碱基组成和替代（Kumar et al.，1994）。序列变异位点采用 PAUP 4.0b4a 进行统计（Swofford，2003）。
基于转换（transitions，Ts）和颠换（transversions，Tv）与遗传距离的线性关系，以 F84 为进化模型，
采用 DAMBE（V4.1.33）进行替代饱和性分析（Xia & Xie，2001）。
1.4 系统发育分析
系统发育分析采用最大简约法（Maximum parsimony，MP）和贝叶斯推断（Bayesian inference，
BI）。MP 分析由 PAUP 4.0b4a（Swofford，2003）软件进行，采用启发式搜索（heuristic search），1 000
次随机序列加入（random addition of 1 000 replicates），树二等分再连接分支交换（TBR），并采用 1 000
次重复取样自展分析（bootstrap，BS）评估系统树各分支的支持率。
贝叶斯推断采用 MrBayes 3.1.2（Huelsenbeck & Ronquist，2001）软件分析。利用 Modeltest 3.7
（Posada & Crandall，1998）进行模型和参数估计，基于 hLRT 标准选择最适碱基替代模型 GTR + I。
BI 分析中，马尔可夫链（Markov Chain Monte Carlo，MCMC）运行 3 000 000 代，以随机树为起始
树，每 100 代取样 1 次，舍弃开始的 7 500 个老化样本（burn-in samples）。BI 树拓扑结构的可靠性
用后验概率（posterior probability，PP）来评估。
2 结果与分析
2.1 ndhF序列分析
本试验中共获得悬钩子属 53个种（变种）及 2个外类群共 56条 ndhF序列（其中茅莓R. parvifolius
2 条序列）。ndhF 序列比对后长度为 1 182 bp，变异位点（variation sites）88 个（7.44%），其中有效
变异位点即系统发育信息位点（parsimony informative sites）47 个（3.97%）。ndhF 序列变异率在空
心莓组材料中为 4.8%，在木莓组和刺毛莓组材料中仅为 1.2%。A、T、C、G 平均含量分别为 25.1%、
40.6%、16.2%和 18.1%。碱基组成有明显的偏移，A 和 T 含量为 65.7%，明显高于 G 和 C 含量。碱
基转换（Ts）和颠换（Tv）分别占 6%和 4%，转换和颠换偏向比为 1.69。DAMBE 序列饱和度分析
显示转换和颠换比率的增长与 F84 遗传距离大致呈线性关系（图 1），表明不同序列和不同位点间突
变没有达到饱和，可用于系统发育分析。

图 1 ndhF 序列饱和性检测结果
Fig. 1 Substitution saturation analysis of ndhF

Zhang Li，Wang Yan，Chen Qing，Luo Ya，Zhang Yong，Tang Hao-ru，Wang Xiao-rong.
Phylogenetic utility of Chinese Rubus（Rosaceae）based on ndhF sequence.
24 Acta Horticulturae Sinica，2015，42 (1)：19–30.
2.2 系统发育树的构建
利用最大简约法（MP）和贝叶斯推断法（BI）分别构建了系统发育树（图 2 和图 3）。结果均
表明，本研究涉及的中国悬钩子属分类群构成了一个单系类群并得到了 100%的后验支持率和 99%
的自展支持率。两种分析方法得到的系统发育树的聚类结果基本一致。但系统树的拓扑结构有所不
同，且 BI 树的支持率相对较高。
在 MP 分析中，用启发式搜索得到最大简约树，利用最大简约树获得严格一致树及自展效验值
（图 2）。ndhF 序列的步长为 122，一致性指数（RI）和保留性指数（CI）分别为 89%和 81%。结果
表明，木莓组和刺毛莓组材料与空心莓组各类群并非平行（图 2），而是与空心莓组部分分类群（陕
西悬钩子（R. piluliferus）和针刺悬钩子（R. pungens）、掌叶悬钩子（R. pentagonus）和无刺掌叶悬
钩子（R. pentagonus var. modestus）聚成的分支形成了姐妹支，表明它们之间具有较近的亲缘关系。
而 BI 系统树中（图 3），木莓组与刺毛莓组物种聚成的分支 A 与空心莓组分支（B、C、D、E）
则显示为平行关系。在悬钩子属内部分支上，木莓组（sect. Malachobatus）物种和刺毛莓组（sect.
Dalibardastrum）的 2 个种聚为一支（A），而空心莓组（sect. Idaeobatus）则被划分为 4 大支（B、C、
D、E）。在木莓组内，供试材料形成了 3 个并列小支，其余材料均无法形成分支。锦葵叶亚组的峨
眉悬钩子（R. faberi）、多毛悬钩子（R. lasiotrichos）和川莓（R. setchuenensis）形成姊妹群，支持率
为 93%。锦葵叶亚组另一个种大乌泡（R. multibracteatus）与总序亚组的木莓（R. swinhoei）聚为一
支。总序亚组鸡爪茶（R. henryi）、竹叶鸡爪茶（R. bambusarum）、五叶鸡爪茶（R. playfairianus）和
长圆悬钩子（R. oblongus）聚为一个分支，显示了密切的亲缘关系。而木莓组的梨叶悬钩子（R.
pirifolius）、光滑高粱泡（R. lambertianus var. glaber）、灰白毛莓（R. tephrodes）、灰毛泡（R. irenaeus）、
棕红悬钩子（R. rufus）、乌泡子（R. parkeri）、宜昌悬钩子（R. ichangensis）、西南悬钩子（R. assamensis）、
太平莓（R. pacificus）、尾叶悬钩子（R. caudifolius）、锈毛莓（R. reflexus）、厚叶悬钩子（R. crassifolius）、
寒莓（R. buergeri）以及刺毛莓组的东南悬钩子（R. tsangorum）和周毛悬钩子（R. amphidasys）与
上述聚类平行。因此，该分支为一个多节点分支，似乎不能很好解决其内部系统演化关系。
在空心莓组内部，BI 系统树将其分为 4 大支（B、C、D、E）。短柄亚组的掌叶悬钩子和无刺掌
叶悬钩子形成一个分支 E。伞房序亚组的陕西悬钩子和柔毛叶亚组的针刺悬钩子也聚为一个分支 B。
而这两个分支在 MP 系统树中以较低的支持率聚为了一支（图 2）。基于 BI 系统树，分支 D 由 2 个
大支构成。首先椭圆悬钩子（R. ellipticus）与其变种栽秧泡（R. ellipticus var. obcordatus）形成姐妹
群，与红毛悬钩子（R. pinfaensis）聚为一个小支；该分支再与大红泡（R. eustephanus）和小柱悬钩
子（R. paucidentatus）形成的分支聚为第 1 个大支。第 2 个大支由红腺悬钩子（R. sumatranus）与
两个小分支构成，多心皮亚组的蓬蘽（R. hirsutus）、光滑悬钩子（R. tsangii）和空心泡（R. rosaefolius）
聚为第一个小分支；球果亚组的掌叶复盆子（R. chingii）、山莓（R. corchorifolius）和光果悬钩子（R.
glabricarpus）聚为另一个小分支。分支 C 由秀丽莓（R. amabilis）和一个大分支构成。该大分支中
包含绒毛叶亚组[茅莓（R. parvifolius）、牯岭悬钩子（R. kulinganus）、喜阴悬钩子（R.mesogaeus）
和密刺悬钩子（R. subtibetanus）]、绒毛果亚组[紫红悬钩子（R. subinopertus）]、柔毛叶亚组[红花
悬钩子（R. inopertus）、刺萼红花悬钩子（R. inopertus var. echinocalyx）、插田泡（R. coreanus）和柱
序悬钩子（R. subcoreanus）]和圆锥序亚组[白叶莓（R. innominatus）和五叶白叶莓（R. innominatus
var. quinatus）]。此外，种与变种均首先以较高的支持率聚在一支，如红花悬钩子和刺萼红花悬钩子、
掌叶悬钩子和无刺掌叶悬钩子等（图 3）。


张 丽，王 燕，陈 清，罗 娅，张 勇，汤浩茹，王小蓉.
基于 ndhF 序列的中国悬钩子属植物系统发育研究.
园艺学报，2015，42 (1)：19–30. 25
图 2 ndhF 序列的最大简约法（MP）系统发育树
分支上数字代表最大简约法的自展支持率（%）。
Fig. 2 MP tree inferred from ndhF sequence
Numbers above the branches indicate bootstrap values（%）by Maximum parsimony（MP）analysis.


Zhang Li，Wang Yan，Chen Qing，Luo Ya，Zhang Yong，Tang Hao-ru，Wang Xiao-rong.
Phylogenetic utility of Chinese Rubus（Rosaceae）based on ndhF sequence.
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图 3 ndhF 序列的贝叶斯推断（BI）系统发育树
分支上数值为后验概率值（> 50%）。
Fig. 3 BI tree inferred from ndhF sequence
Numbers above the branches indicate bayesian posterior probability values（> 50%）by Bayesian inference（BI）analysis.
张 丽，王 燕，陈 清，罗 娅，张 勇，汤浩茹，王小蓉.
基于 ndhF 序列的中国悬钩子属植物系统发育研究.
园艺学报，2015，42 (1)：19–30. 27
3 讨论
3.1 ndhF序列在中国悬钩子属系统研究中的应用价值
中国悬钩子属植物以叶、花和果实等形态特征为主要依据，并综合地理分布和参考细胞遗传学
资料进行分类（陆玲娣，1983）。由于该属植物杂交和多倍化现象普遍，形态特征复杂，且其中可能
包含环境的趋同进化。因此，该属植物的分类处理和系统关系的澄清存在较大困难。DNA 序列直接
反应物种的基因型，含有丰富的进化信息，是揭示该属植物系统发育较理想的方式。
基于 ndhF 序列中国悬钩子属下 3 组 17 亚组的 53 个种（变种）系统发育分析表明，本研究涉
及的悬钩子属分类群其 ndhF 序列总体比较保守，信息位点仅占 3.97%，变异主要为碱基转换和颠换，
无碱基缺失。同时，ndhF 序列变异在悬钩子属不同组间差异较大：空心莓组变异丰富，变异率为
4.8%；而木莓组和刺毛莓组变异较低，仅为 1.2%，这可能与分类群自身的生物学特性有关。因此，
需尝试其他进化速率相对较快的序列对木莓组分类群展开进一步研究。但与其他研究相比，本研究
分析所得到的中国悬钩子属分支图中，保留性指数（CI）和一致性指数（RI）值较高，树的拓扑结
构相对稳定（Pfeil et al.，2002）；尽管某些分支存在多节点的状况，但总体来说分支的自展值和后
验概率值均较高，因而这些分支的可信度较高，从中获得的信息对所讨论的问题具有较高的支持度
（Alice & Campbell，1999）。
3.2 中国悬钩子属的系统关系
空心莓组和木莓组集中了中国悬钩子属大部分种，同时也是果用优良树莓种质集中的两个组。
如前所述，二者的系统关系也一直处于争议当中。Focke（1910，1914）将悬钩子属分为 12 个亚属
（subgenus），认为系统发育上较早出现的是以多倍体为主的草本类群 subg. Chamaemorus Focke、
subg. Chamaebatus Focke，而以二倍体为主的木本 subg. Idaeobatus 出现的相对较晚；即木本类群比
草本类群进化，二倍体比多倍体进化。而陆玲娣（1983）和俞德浚等（1985）基于中国悬钩子属形
态、地理分布以及细胞学等资料，认为最原始的类群是木本的以二倍体为主的空心莓组；倍性较高
的木莓组（主为 4 倍体，次为 6 倍体和 8 倍体，未见 2 倍体）和刺毛莓组（主为 4 倍体，少为 6 倍
体，未见 2 倍体）次之（Thompson，1997）；系统发育上较晚出的是属于草本的单性莓组[全世界只
有一种，中国特有，兴安悬钩子（R. chamaemorus），为 8 倍体]（Thompson，1997）。因此这两个分
类系统的排列次序刚好相反。
基于 ndhF 的 MP 和 BI 系统树均表明，本研究涉及的中国悬钩子属分类群形成一个单系群，但
属内各组的分化较明显。BI 系统树中，空心莓组的陕西悬钩子和针刺悬钩子、掌叶悬钩子和无刺掌
叶悬钩子分别形成分支 B 和 E，与木莓组和刺毛莓组形成的分支显示为平行关系。而基于 MP 系统
树，B 和 E 合为一个分支且以较低的支持率与木莓组和刺毛莓组供试材料形成了姐妹支，揭示出它
们之间可能有较近的亲缘关系。综合 MP 和 BI 系统树，尽管 MP 树中某些分支显示为较低的支持率，
但 BI 系统树以 100%和 87%的后验支持率表明，空心莓组与木莓组的分化较明显。木莓组的材料聚
为一支，空心莓组的物种则被划分为多个分支，揭示出木莓组进化方向单一，空心莓组朝多个方向
进化，呈现多系进化现象，为多系群。这与 Yang 和 Pak（2006）利用 ITS 和 trnL-F 序列的研究结果
一致。且 MP 系统树显示出空心莓组物种位于树的基部，较原始，而木莓组则相对较进化。由于空
心莓组物种大多为复叶，而木莓组以单叶为主，本研究也与 Yang 等（2012）利用 LEAFY 基因推测
出单叶较进化的结果一致，即都支持陆玲娣（1983）和俞德浚等（1985）的悬钩子属由复叶向单叶

Zhang Li，Wang Yan，Chen Qing，Luo Ya，Zhang Yong，Tang Hao-ru，Wang Xiao-rong.
Phylogenetic utility of Chinese Rubus（Rosaceae）based on ndhF sequence.
28 Acta Horticulturae Sinica，2015，42 (1)：19–30.
进化的观点。
空心莓组中，依据形态分类的球果亚组物种（掌叶复盆子、山莓和光果悬钩子）单独聚为一个
分支。除此之外，空心莓组的其他物种并没有完全按照亚组的划分聚类，而是相互交叉。其中柔毛
叶亚组与绒毛叶亚组出现交叉聚类的现象较多，说明这两个亚组的亲缘关系很近，同时也揭示了空
心莓组内部可能存在种间杂交及复杂的进化关系。值得注意的是，椭圆悬钩子、栽秧泡和红毛悬钩
子的分类处理和系统位置一直是该属分类研究的一个热点争议问题。争议的焦点为：椭圆悬钩子和
红毛悬钩子是否归并，归并后应该放在哪个亚组；栽秧泡是否应从椭圆悬钩子的变种独立并提升为
种（Focke，1911；Thuan，1968；Lauener & Ferguson，1970；俞德浚 等，1985；李维林和贺善安，
2001）。Wang 等（2009）、董晓莉（2009）和王燕等（2014）的研究认为，椭圆悬钩子和红毛悬钩
子的关系较近，而与其变种栽秧泡关系较远，支持椭圆悬钩子与红毛悬钩子归并，栽秧泡独立为种。
在本研究中，椭圆悬钩子与其变种栽秧泡形成姐妹群，再与红毛悬钩子聚为一支，表明椭圆悬钩子
和其变种栽秧泡的关系更近，而与红毛悬钩子的关系相对较远。因此，对于椭圆悬钩子、红毛悬钩
子和栽秧泡三者的系统发育关系和合理的分类处理，尚需更多地域的采样，在形态鉴定的基础上，
考虑相互杂交的可能性，并参考分子系统资料。茅莓和插田泡分属空心莓组绒毛叶亚组和柔毛叶亚
组，两者形态差异较大，但这两个种能够进行天然杂交（Makino，1902；Iwasubo & Naruhashi，1991，
1998），说明其亲缘关系很近。基于 ndhF 序列的 BI 系统树也证实它们在系统发育中处于很近的位
置，与 Wang 等（2013）利用分子标记研究的结果相同。此外，茅莓种内形态差异较大，种内倍性
变异也非常丰富，存在 2x、3x、4x 和 2x、4x 混倍体等多种倍性（王小蓉 等，2008）。本研究中不
同地区茅莓样本在系统树上并未聚在一起，这可能与供试材料中的茅莓样本具有杂种的遗传背景，
而 ndhF 序列为叶绿体序列，反映的是母系背景有关（Ohwi，1949；Iwasubo & Naruhashi，1993，
1996）。因此，对一些分类群中可能具有杂种背景的供试样本，应考虑应用低（单）拷贝核基因序列
进一步分析。
综上所述，ndhF 序列应用于中国悬钩子属下 3 组 17 亚组的 53 个种（变种）的系统关系分析中，
其在木莓组和刺毛莓组中的变异率较低，而空心莓组的变异较丰富。基于 ndhF 序列构建系统进化
树表明：研究涉及的悬钩子属分类群的进化路线是由复叶类群到单叶类群，支持陆玲娣（1983）和
俞德浚等（1985）的空心莓组较木莓组原始的系统演化观点；且空心莓组呈现多系分支，为多系群。
由于 ndhF 为叶绿体 DNA 序列，加之悬钩子属植物多杂种和多倍体，因此，要理清该属各组内的系
统关系，则需要利用更多的分子序列特别是低（单）拷贝的核基因序列做进一步分析。

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