全 文 ：第 32 卷 第 2 期
2010 年 3 月
北 京 林 业 大 学 学 报
JOURNAL OF BEIJING FORESTRY UNIVERSITY
Vol. 32，No. 2
Mar.，2010
收稿日期:2009--03--23
基金项目:教育部新世纪优秀人才支持计划专项基金项目(NCET--07--0084)、人事部留学回国人员优秀类专项基金项目“小叶杨基因组
DREB 转录因子基因的 SNP 发现和连锁不平衡作图”、国家自然科学基金项目(30600479、30872042)、教育部科学技术研究重大项目
(307006)、全国百篇优秀博士论文专项基金项目(200770)。
第一作者:卫尊征，博士生。主要研究方向:林木遗传育种。电话:010--82380499 Email:weizunzheng@ 163. com 地址:100083 北京市清
华东路 35 号北京林业大学生物科学与技术学院。
责任作者:张德强，博士，教授。主要研究方向:分子遗传学和功能基因组学。电话:010--62336007 Email:zdqcaf@ yahoo. com 地址:同上。
本刊网址:http:∥www. bjfujournal. cn;http:∥journal. bjfu. edu. cn
利用 trnL--F序列分析杨属树种的系统发育关系
卫尊征1 郭丽琴1 张金凤1 李百炼1，2 张德强1 郭 华3
(1 北京林业大学林木花卉遗传育种教育部重点实验室，林木育种国家工程实验室
2 美国北卡罗莱纳州立大学林学系 3 河南泌阳森林病虫害防疫站)
摘要:对杨属 4 个派 17 个主要栽培树种及杂种共 26 个雌雄单株进行了叶绿体 trnL--F间隔区序列的 PCR扩增、回
收和纯化，并分别克隆到 pGEM--T载体中进行序列测定。结果表明:在杨树中基因 trnL--F 间隔区序列的长度为
771 ～ 811 bp，G + C含量为 30. 6% ～ 31. 9%;排序后的比对长度为 857 个位点，其中 46 个为变异位点，33 个为系统
发育的信息位点。以嵩柳和极地柳为外类群，分别用邻接法和 UPGMA方法构建了杨属主要栽培树种的系统发育
进化树。系统进化分析显示:1)白杨派能聚类形成一个单独分支，而黑杨派亚支与青杨、胡杨派亚支聚类形成另外
一个主要的分支，其中胡杨派和青杨派不能区分开;2)青杨派的藏川杨独立于杨属其他种形成一个单独分支，而冬
瓜杨却与白杨派聚类在一起;3)白杨派为单系起源，黑杨派和青杨派为多系起源，胡杨派可能也是多系起源。研究
结果在分子水平上为杨属树种的起源和系统进化研究提供了证据，具有重要的理论意义和潜在的实践价值。
关键词:杨属;trnL--F序列;系统发育
中图分类号:S792. 11;S718. 46 文献标志码:A 文章编号:1000--1522(2010)02--0027--07
WEI Zun-zheng1;GUO Li-qin1;ZHANG Jin-feng1;LI Bai-lian1，2;ZHANG De-qiang1;GUO Hua3 .
Phylogenetic relationship of Populus by trnL-F sequence analysis. Journal of Beijing Forestry
University (2010)32(2)27--33［Ch，19 ref.］
1 Key Laboratory for Genetics and Breeding in Forest Trees and Ornamental Plants of Ministry of
Education，National Engineering Laboratory for Tree Breeding，Beijing Forestry University，100083，P.
R. China;
2 Department of Forestry，North Carolina State University，Raleigh，27695，USA;
3 Biyang Forest Diseases and Insect Pests Quarantine Station in Henan Province，463721，P. R. China.
The DNA fragments of non-coding sequences of the chloroplast trnL-F were obtained by sequence
specific PCR amplification for 26 samples，collected from 17 species or hybrids from four sections in
Populus. The PCR products were isolated，purified and ligated to pGEM-T. Ligated products were
transformed to Escherichia coli with DH5ɑ and positive clones were selected for sequencing. The results
show that the length of trnL-F sequences ranged from 771 to 811 bp and the percentage of the G + C was
30. 6% --31. 9% . The sequences were aligned and final sequences were 857 bp in length，which
included 46 variable sites and 33 parsim-info sites. The phylogeny tree was constructed with the nearest
neighbor algorithm and UPGMA methods，using Salix viminalis and S. polaris as the outgroup. Results
showed that:1)all samples in the Section Leuce formed a separate clade，while Section Aigeiros，
Tacamahaca and Turanga formed another main clade，in which the Section Tacamahaca and Turanga
could not be clearly separated;2)in the Section Tacamahaca，P. szechuanica was independent from the
other species of Populus and formed a separate clade，while P. purdomii was clustered with the Section
DOI:10.13332/j.1000-1522.2010.02.031
Leuce;3)Section Aigeiros，Tacamahaca and Turanga were thought to be polyphyletic，except for the
Section Leuce. The results provide molecular proof for studying the origin and phylogeny of Populus，which
may be of theoretical significance and have potential application in practice.
Key words Populus;trnL-F;phylogeny
杨属(Populus)植物主要分布于北半球，由于其
生长快、材质好、易于无性繁殖以及适应性强等特性
被认为是世界上最重要的生态和用材树种之一。而
随着近年来分子生物学研究的兴起，杨属树种因具
有基因组相对较小、异交以及良好的遗传转化体系
等优点，被认为是林木遗传研究的模式树种［1
--3］。
但关于杨属树种的分类、种间的系统发育和进化等
一系列基础分类学问题至今仍未得到彻底解决。尽
管国际杨树组织曾在 20 世纪对颇有争议的杨属
(派)划分上做出统一规定，将其分为白杨派
(Section Leuce)、黑杨派(Section Aigeiros)、青杨派
(Section Tacamahaca)、大叶杨派(Section Leucoides)
和胡杨派(Section Turanga)5 大派。但在种的划分
上仍然存在重大异议，比如，各国学者曾依照不同的
分类标准先后推测出杨属植物约含 22 ～ 100 个生物
种［2
--4］。造成分类显著不一致的主要原因就是由于
种间杂交容易而产生了许多起源不明的天然杂交
种。同样也正是因为杂交导致的网状进化，使一些
分类稳定的性状难以适用，不能有效确认种间分类
界限而造成杨属树种种类鉴别混乱，从而严重影响
了在生产中的推广和应用。
而植物的叶绿体 DNA为母系遗传，因其具有较
高的序列保守性、恒定的进化速率、独立的进化路
线，并且特别适用于种或属以上分级单位的进化遗
传分析等特点而备受杨树分类学者青睐。如 Rajora
等［5
--6］最初通过限制性片段等方法检测分析美洲黑
杨、欧洲黑杨(P. nigra)、加杨(P. × canadensis)及
辽杨(P. maximowiczii)的 cpDNA 片段变异情况，并
推测出他们之间的遗传变异关系。Chen 等［7］则利
用 cpSSR对分布于我国四川西部的 7 种青杨派树种
进行遗传多样性分析，并结合核 SSR 对它们的亲缘
关系进行了探讨。叶绿体基因间隔区被认为是最能
体现物种系统发育关系的 cpDNA序列，主要是因为
其不受功能限制，承受自然选择压力小并且进化速
率较快，所以能准确阐明物种种级水平间的遗传关
系。通过对来源不同的 7 个胡杨样品的 trnL--F 间
隔区片段进行克隆测序，卢孟柱等［8］对关于胡杨分
类、起源等方面的问题进行了讨论。通过对白杨派、
黑杨派和青杨派共 21 个种(变种)的叶绿体 trnT--F
序列和核 ITS序列进行分析，Hamzeh 等［9］分别构建
了叶绿体和核基因的系统发育树，然后又分别讨论
对比了各派的起源以及个别种如欧洲黑杨的归属问
题。另外，何承忠［10］与殷继艳［11］也分别利用 trnL--
F序列对毛白杨起源方式以及新疆额尔齐斯河流域
欧洲黑杨、银灰杨(P. canescens)和银白杨的系统发
育关系进行分析研究。上述研究主要针对杨属某一
派的树种进行了进化分析，而对于杨属中多派树种
同时进行系统进化的研究还相对较少。虽然史全
良［12］曾对杨属 5 派 17 个种进行过研究，但因其仅
使用了部分的 trnL--F序列，序列太短，变异太少，所
以不能很好地反映杨属 5 派之间的系统发育关系。
因此，本文以杨属的白杨派、青杨派、黑杨派和
胡杨派内 17 个主要栽培种(杂种)，共 26 个单株为
试材，通过对 trnL--F 序列进行 PCR 扩增、回收、纯
化、T--载体连接、大肠杆菌转化和测序，研究了杨属
各派树种之间的系统发育进化关系，以期为全面了
解杨属树种的起源、进化史以及生物系统学分类奠
定重要的基础。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
以雌雄个体为单株进行采集。试验材料(见表
1)包括白杨派 6 个种、黑杨派 2 个种(杂种)、青杨
派 8 个种(变种)、胡杨派 1 个种。凭证标本存放于
北京林业大学林木花卉遗传育种教育部重点实验室
和林木育种国家工程实验室。
1. 2 方 法
1. 2. 1 DNA提取
总 DNA 的 提 取 按 DNeasy Plant Mini Kits
(Qiagen，Inc.，Valencia，CA，USA)描述的方法进行。
1. 2. 2 引物设计
根据杨树叶绿体基因派序列，设计一对能扩增
出 trnL--F序列 800 bp 左右的引物。其序列如下:
上游引物:5′--GAGACTCAATGGAAGTTGTTCTAA--
3′;下游引物:5′--CCGACCCGCCGTCTTCCTAA--3′。
1. 2. 3 PCR扩增和检测
扩增反应体系总体积为 25 μL(其中模板 DNA
60 ng 左右，MgCl2 1. 5 mmol /L，1 × buffer，dNTPs
0. 12 mmol /L，正反向引物各 0. 12 μmmol /L，Taq 酶
1 U)。扩增程序为:94℃预变性 3 min;然后 94℃变
性 45 s，58℃退火 30 s，72℃延伸 1 min，共 35 个循
环反应;最后于 72℃延伸 10 min。PCR 产物经 1%
琼脂糖凝胶电泳分离后进行回收和纯化。
82 北 京 林 业 大 学 学 报 第 32 卷
表 1 供试材料
Tab. 1 Sources of species
派别 树种 来源 标本号
白杨派
毛白杨 Populus tomentosa ♀ ♂ 北京
ZDQ--012
ZDQ--013
银白杨 P. alba ♀ 北京 ZJF--014
山杨 P. davidiana ♀ ♂ 北京
MHY--018
MHY--019
美洲山杨 P. tremuloides ♀ ♂ 美国
WB--020
WB--021
河北杨 P. hopeiensis ♀ 北京 WZZ--016
新疆杨 P. bolleana ♂ 北京 WZZ--017
黑杨派
美洲黑杨 P. deltoides ♀♂ 河南
ZDQ--008
ZDQ--009
欧美杨 P. × euramericana ♀ ♂ 河南
ZDQ--010
ZDQ--011
青杨派
小叶杨 P. simonii ♀ ♂ 内蒙古
WZZ--002
WZZ--003
青杨 P. cathayana ♀ ♂ 四川
WZZ--005
WZZ--006
大青杨 P. ussuriensis ♀ ♂ 吉林
JXB--023
JXB--024
三脉青杨 P. trinervis ♀ 四川 WZZ--004
冬瓜杨 P. purdomii 青海 WZZ--007
滇杨 P. yunnanensis 云南 ZDQ--028
藏川杨 P. szechuanica var. tibetica 四川 WZZ--025
毛果杨 P. trichocarpa 美国 ZDQ--001
胡杨派 胡杨 P. euphratica ♀ ♂ 内蒙古
ZSL--026
ZSL--027
外类群
蒿柳 Salix viminalis
极地柳 S. polaris
1. 2. 4 克隆和测序
回收产物与 pGEM--T 载体连接，用 DH--5ɑ 转
化大肠杆菌后，筛选蓝白斑并利用 PCR扩增来鉴定
阳性克隆，然后再 2 次涂平板，摇菌。最后菌液送
Invitrogen公司进行序列测定。
1. 2. 5 序列分析
序列用 CLUSTAL X 软件进行对位排列后再进
行手工校正。然后分别用 MEGA3. 1 软件中的邻接
法(N--J)和非加权配对算数平均法(UPGMA)构建
分子系统树，空缺(gap)始终作缺失(missing)处理。
使用 1 000 次重复的自展(bootstrap)检验评价系统
发育树拓扑结构的可靠性。在构建系统树时，以蒿
柳和极地柳为外类群。序列间遗传进化距离用
MEGA 3. 1 的 Kimura--2 参数遗传距离模型计算。
2 结果与分析
2. 1 杨属各树种的 trnL--F基因间隔区的序列分析
2. 1. 1 杨属 trnL--F序列的长度、G + C 含量和位点
信息
本试验检测了杨属 4派 17个代表种(杂种)共计
26株个体的部分 trnL--F 序列，结果见表 2。由表 2
可见，杨树 trnL--F序列的长度为 771 ～ 811 bp，G + C
含量为 30. 6% ～31. 9%。其中，在白杨派中美洲山杨
雄株序列最长，达 811 bp;黑杨派和胡杨派最长序列
可达到或超过 800 bp;而青杨派中青杨雌雄株的序列
最短，为 781 bp。虽然在青杨派中最长序列相对较
短，但其长度变化范围最小，长度相差不大，大约在 1
bp左右。从 G + C 含量来看，以黑杨派含量最高，大
小范围在 31. 8% ～31. 9%的区间内;其他的 3 派则变
化范围相对较大，然而它们之间区别不大。当空缺作
缺失处理时，其全序列排序后的长度为 857 个位点，
其中有 46个为变异位点，33 个为系统发育的信息位
点，分别占比对序列全长的 5. 37%和 3. 85%。从表
2 可以发现，青杨派拥有最高的变异位点和信息位点
个数，白杨派和胡杨派次之，黑杨派最少。
表 2 杨属的 trnL--F序列特点
Tab. 2 Characteristics of trnL-F sequences in Populus
派别 长度 /bp G + C 含量 /% 变异位点 信息位点
白杨派 779 ～ 811 30. 6 ～ 31. 7 5 3
黑杨派 774 ～ 805 31. 8 ～ 31. 9 2 0
青杨派 781 ～ 782 31. 0 ～ 31. 6 11 6
胡杨派 771 ～ 800 30. 8 ～ 31. 7 6 0
杨 属 771 ～ 811 30. 6 ～ 31. 9 46 33
2. 1. 2 杨属不同种间的遗传分化距离
根据 Kimura--2 参数遗传距离模型计算样品间
的 trnL--F序列的分化程度，样品间的遗传距离介于
0 ～ 0. 008 之间，平均值为 0. 004。杨属各种间的遗
传分化距离最大值为 0. 008，存在于藏川杨与白杨
派的山杨雌雄株、毛白杨雄株、新疆杨雄株、银白杨
及河北杨雌株之间;最小值为 0，多存在于同种的雌
雄株之间如白杨派的山杨雌雄株间、青杨派的大青
杨雌雄株间等，或者是同派的不同单株间如青杨派
的大青杨雌雄株和青杨雌株之间。此外，对杨属不
同派间树种的碱基变异进行了统计分析(表 3)。由
表 3 可见:白杨派与黑杨派、胡杨派之间差异较大，
遗传距离均为 0. 006，说明白杨派同杨属其他 3 派
间亲缘关系较远;而黑杨、青杨和胡杨 3 派之间遗传
距离差别不大，均为 0. 005。
2. 2 杨属各派的系统发育关系
以柳属的蒿柳和极地柳为外类群，对杨属 4 派
表 3 杨属不同派间遗传距离差异统计
Tab. 3 Pairwise genetic distance between different
sections of Populus
白杨派 青杨派 黑杨派 胡杨派
白杨派 0. 002 0. 003 0. 002
青杨派 0. 005 0. 002 0. 002
黑杨派 0. 006 0. 005 0. 002
胡杨派 0. 006 0. 005 0. 005
注:对角线下方为遗传距离，上方为标准误。
92第 2 期 卫尊征等:利用 trnL--F序列分析杨属树种的系统发育关系
的 trnL--F序列用邻接法(N--J 法)和 UPGMA 法构
建系统发育树。经过 1 000 次重复抽样计算后，获
得了基于 N--J 法和 UPGMA 法的多数原则一致树
(图 1 和图 2)。通过比较两树可以看出，UPGMA法
获得的进化树要比 N--J 更能体现出杨树属内 4 派
树种的系统发育进化关系。在 UPGMA 树中，杨属
被分成 3 个分支:青杨派的藏川杨独立于杨属的其
他种首先分化出来;来自白杨派的全部种与来自青
杨派的冬瓜杨则被聚类为另一分支;第三分支一亚
支则全部由黑杨派树种组成，青杨派和胡杨派树种
则构成了另一亚支，且青杨派和胡杨派树种没有得
到很好分化。
图 1 基于叶绿体基因 trnL--F序列的杨属植物的 N--J系统发育树
Fig. 1 N-J tree of Populus based on cpDNA trnL-F sequences
注: (1)代表雌株，(2)代表雄株。图 2 同此。
3 结论与讨论
3. 1 trnL--F基因间隔区片段的序列变异
trnL--F序列是叶绿体染色体上两段相邻的非
编码 DNA 序列，包括 trnL 内含子序列和 trnL--trnF
(IGS)区间序列。其中，trnL 内含子序列为 390 ～
615 bp，IGS序列为 160 ～ 440 bp。由于 IGS 序列较
短并且提供的信息较少，所以常和邻近的 trnL 内含
子序列结合在一起共同进行系统发育分析。如史全
良［12］在分析杨属 5 派 17 个种的 IGS 序列变异情况
时发现它的长度在 350 bp左右，虽然由于插入和缺
失而造成长度上有较大变化，并且也具有较高的系
统信息位点，但仍未能很好地反映出杨属 5 派之间
的系统发育关系。据统计，杨属植物中 trnL--F 序列
的全长估计在 1 000 bp左右［8--10］，而本文仅取 trnL--
F区域中的 800 bp左右碱基序列进行扩增及分析。
结果表明:杨属 4 派植物的扩增长度范围为 771 ～
811 bp，排序后的比对长度为 857 个位点，变异位点
为 46 个，信息位点为 33 个，分别占比对序列全长的
5. 37%和 3. 85%。其中青杨派有最高的变异位点，
可能主要是由于青杨派种类较多的缘故。胡杨派变
异位点次之，尽管其仅有同种的不同雌雄株，却展现
了较高的变异位点。卢孟柱等［8］仅用 7 份不同地
区的胡杨扩增全长 trnL--F序列就发现 71 个具有进
化意义的位点，占序列比较长度的 6. 4%。这进一
步说明了 trnL--F序列在胡杨派中存在较为丰富的
遗传变异。白杨派虽然变异位点不如胡杨多，但是
信息位点却仅次于青杨派。何承忠［10］对白杨派的
新疆杨、响叶杨(P. adenopoda)、银白杨以及毛白杨
14 个无性系进行分析时，仅发现了 40 个变异位点，
占序列长度的 3. 8%。说明白杨派间的序列相对比
较保守，提供的变异位点较少。黑杨派内美洲黑杨
雌雄株和欧美杨雌雄株之间的差别最小，变异位点
和信息位点均为最少，主要原因可能是选取的 4 个
03 北 京 林 业 大 学 学 报 第 32 卷
图 2 基于叶绿体基因 trnL--F序列的杨属植物的 UPGMA系统发育树
Fig. 2 UPGMA tree of Populus based on cpDNA trnL-F sequences
单株均为栽培种所致，在长期的育种实践过程中，由
于多次进行种内杂交或回交使得推广株系具有非常
相似的叶绿体 DNA序列。
3. 2 杨属的系统发育关系
杨树属内一些种之间非常容易进行杂交从而产
生一些天然杂种，它们在后来的长期进化过程中由
于生殖和地理隔离等因素的影响进行了独立的进
化，逐渐产生了与亲本明显不同的表型性状和生理
特性，最后形成了新的杨树种。由于产生了诸多过
渡类型，导致如何正确划分整理杨属属内各派以及
派内各种的发育关系造成了很大障碍。因此，对于
杨属各派以及派内各种的划分及其亲缘关系就成为
杨树育种工作者和分类学所研究和关心的焦点问
题。由于叶绿体 DNA具有较高的序列保守性、恒定
的进化速率、独立的进化路线而备受植物分类学家
青睐。在本文，作者采用了这一策略，以柳属的蒿柳
和极地柳为外类群，对杨属的白杨、黑杨、青杨和胡
杨 4 派的一段 800 bp 左右的 trnL--F 基因间隔区叶
绿体 DNA 序列进行扩增，通过利用邻接法(N--J
法)和 UPGMA法构建系统发育树来研究它们的系
统进化关系。
3. 2. 1 关于杨属 4 派的亲缘关系
根据 Kimura--2 参数遗传距离模型计算杨属 4
派的分化程度，结果显示:白杨派同胡杨派和黑杨派
的亲缘关系较远，均为 0. 006;而青杨派、胡杨派、黑
杨派 3 派之间距离较近，均为 0. 005。通过构建的
UPGMA进化树可以看出(图 2)，白杨派树种单独形
成一个分支，而黑杨派树种与胡杨派和青杨派树种
形成另一分支。结果说明了白杨派树种相对于其他
派树种比较原始，亲缘关系较远;黑杨派和青杨派树
种关系则比较亲近。这与先前采用的表型性状分
析［13］、同工酶［14］、分子标记［15--17］和核 rDNA［9，18］等
技术手段和方法所得到的结果相吻合。而且育种实
践也证明了白杨派同其他派之间亲和力差，存在着
明显的杂交障碍;黑杨派和青杨派亲和力强，容易产
生杂交后代。而胡杨派的进化位置却似乎是一个有
争议的内容。李善文等［16］利用 AFLP 标记经过聚
类统计发现胡杨独立于黑杨、青杨和白杨派形成一
个单独的分支;史全良等［19］利用核糖体 ITS 序列分
析胡杨派同黑杨派、青杨派和大叶杨派 4 派构成一
个单系群，并且显示它与黑杨派关系紧密;而本研究
中构建的系统发育树则表明胡杨同青杨关系比较紧
密，黑杨派单独聚类成一亚支。育种实践却证明胡
杨派同其他派之间关系较远，如不加特殊处理，它们
就几乎不可配［4］。
3. 2. 2 杨属各派的起源分类
白杨派作为最原始的一个分支，一直被认为是
单系起源。本文通过对以叶绿体 trnL--F 序列构建
的系统发育树分析结果，同样证明了白杨派是单系
起源。白杨派在传统的分类方法上一直认为存在着
13第 2 期 卫尊征等:利用 trnL--F序列分析杨属树种的系统发育关系
白杨和山杨 2 个亚派。但由构建的 UPGMA 树可以
看出(图 1)，山杨亚派的山杨雌雄株和白杨亚派的
银白杨聚类形成一个单独分支，并且有较高的支持
率，为 63%;而其他的种包括山杨亚派的美洲山杨
等和白杨亚派的毛白杨等则形成另外一个分支，尽
管支持率较低，< 50%。由此可以看出，山杨亚派并
不能与白杨亚派很好地区分开。而史全良等［19］、
Hamzeh等［9］无论是利用核糖体 ITS 序列还是叶绿
体序列同样也均不能有效区分开，其中最主要的就
是在欧洲山杨(P. tremula)、美洲山杨和山杨的归
类上显示出较大差别。如史全良等［19］用 ITS 序列
显示银白杨和欧洲山杨关系要比山杨近，从而银白
杨和欧洲山杨形成一个单独分支。而 Hamzeh 等［9］
用 ITS序列却发现与史的结果相反，即银白杨同山
杨关系要比欧洲山杨近;另外他用 trnT--L 序列却显
示欧洲山杨同美洲山杨关系最近，两者能聚类在一
起。虽然 2 个亚派不能区分，但作者可以明显看出
银白杨同山杨亚派树种的关系不同一般，这似乎说
明银白杨同山杨亚派树种可能起源于同一亲本，然
后又各自进行了独立进化。
黑杨派树种被认为是杨属中比较进化的树种，
其在全世界共有 11 种，而我国仅有 3 个种及 1 个变
种［4］。由于资源限制等原因，作者仅得到美洲黑杨
以及欧美杨 2 个种(杂种)的雌雄株。通过构建的
N--J和 UPGMA系统发育树(图 1 ～ 2)均可以看出，
美洲黑杨与欧美杨能聚类成一个分支，并且有较高
的支持率，分别为 65%和 62%。说明美洲黑杨和欧
美杨雌雄株之间的碱基没有显著的区别，亲缘关系
非常近。对黑杨派的起源问题，其实一直是围绕着
欧洲黑杨的归类问题进行争论。据李善文等［16］利
用 AFLP分子标记研究表明，欧洲黑杨同美洲黑杨
能明显区分开，但其仍属于黑杨派;而 Hamzeh等［18］
利用 ISSR标记发现，欧洲黑杨与青杨派关系更为紧
密;Rajora等［5］利用叶绿体的限制性片段长度变异
研究欧洲黑杨、美洲黑杨和加杨关系的结果显示，欧
洲黑杨同另外 2 种遗传距离最大，并提出它应被作
为一个新的派来对待;Hamzeh 等［9］又利用叶绿体
trnT--L序列发现欧洲黑杨同白杨派能聚类在一起，
并通过对比核糖体 ITS序列推测其可能是起源于以
白杨派为母本而以黑杨派为父本的一个远古的杂交
事件。虽然对它的系统分类还有争议，但黑杨派的
多系起源问题似乎已经被多数研究所证实。
青杨派在全世界有 60 多种，是杨属中种类最
多、分布最广的一派。而我国拥有丰富的资源，据统
计有 34 个种、21 个变种以及 4 个变型［4］。由于青
杨派种类众多，而且分布的地理区域又变化多样，所
以被认为是研究杨属派内或派间不同种演化非常适
合的研究对象。然而青杨派材料的收集却比较困
难，所以至今也没有对青杨派派内种间的系统发育
进化有个较为完整的系统研究，本文同样也只是利
用了其中的 8 个种作为研究对象对青杨派的叶绿体
基因派进行初步研究。通过构建的 UPGMA 树可以
看出，除了藏川杨和冬瓜杨之外，青杨派的其他种同
胡杨派一起被聚类形成一个分支，并且和黑杨派形
成姐妹支。作者还发现，藏川杨是个比较特殊的例
子，其无论是在 N--J 树还是 UPGMA 树中都显示出
独立于杨属其他种而另外形成一个单独的类群，这
似乎说明了藏川杨可能有异于其他种的独立进化渠
道，并且好像和柳属有一定的亲缘关系。其实藏川
杨属于川杨(P. szechuanica)的一个变种，但却存在
与川杨截然不同的分类位置。Hamzeh 等［9］发现川
杨与黑杨派有相似的叶绿体 trnT--F序列;然而当利
用核糖体 ITS序列研究时却发现它与青杨派有相似
的序列，通过比对说明了川杨的杂种起源。李宽钰
等［15］、李善文等［16］和史全良等［19］也对川杨的系统
位置有所研究，研究结果支持其属于青杨派。对于
川杨和藏川杨两者的关系，看来仍需要进行进一步
研究。另外，我们在杨属的系统发育研究也发现黑
杨派的欧洲黑杨同白杨派的叶绿体基因派序列比较
相似，能聚类形成一分支，然而现在却发现冬瓜杨也
与欧洲黑杨有类似的情况。这不但显示出青杨派各
种的起源和进化的多样性，也说明了其与黑杨派的
种之间存在着相同的演化路线，而这也可能是两者
亲缘关系最为紧密的主要原因之一。由于川杨以及
本文的藏川杨、冬瓜杨等种的起源问题，作者同意青
杨派是多系起源这一说法。
胡杨派树种也被认为是杨属中非常进化的树种。
然而由于本文取样较少以及所获取的叶绿体序列较
短等原因，作者只能将胡杨派同青杨派形成简单的聚
类群，不能很好地将两派区分开。对于胡杨派的系统
归类，史全良等［19］通过 ITS 序列构建的系统发育树
认为其与黑杨派关系最为紧密。然而我们利用叶绿
体基因派序列进行分析时却没有显示上述情况，只显
示其与青杨派关系比较近。如果上述两者研究确实
的话，那可能会说明胡杨派也是多系起源。
致谢 本研究得到长江学者专项基金的资助，特此致谢。
参 考 文 献
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(责任编辑 董晓燕
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本刊 2010 年第 3 期要目预告
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33第 2 期 卫尊征等:利用 trnL--F序列分析杨属树种的系统发育关系