全 文 ：文章编号:1001 － 4829(2011)03 － 1099 － 05
收稿日期:2010 － 12 － 27
基金项目:国家重点基础研究发展规划 (2002CB111505)
作者简介:康红梅(1973 － ) ，女，河南人，博士，主要主要从事植
物生态学及恢复生态学的研究工作，E-mail:lzkanghm@ 163．
com，* 为通讯作者。
从 ITS序列探讨锦鸡儿属(Caragana Fabr．)
植物系统关系
康红梅1，2，白 娟3，陈 康4，王 刚1*
(1． 兰州大学生命科学院，甘肃 兰州 730000;2． 甘肃省科学院生物研究所，甘肃 兰州 730000;3． 西北农林科技大学生命科学
院，陕西 杨凌 712100;4． 中国科学院海洋研究所，山东 青岛 266071 )
摘 要:以锦鸡儿属 11 个系 29 种为代表材料，选择性扩增 nrITS序列并双向测序，结合黄耆亚族 Astralinae (Adens)Benth 其他 6
属 7 个代表种的 nrITS序列进行最大简约性(MP)和最小进化(ME)的系统发育分析。结果显示:锦鸡儿植物 ITS 序列长度在 611
～ 614 bp之间，与外类群排序后长度为 655 bp，共有 170 个可变位点，其中 107 个简约信息位点，简约信息位点在总排序序列中达
16． 3 %，可以为属内及属间系统关系提供有力的分子证据;锦鸡儿属在系统发育上不是一个单系类群，与丽豆属 (Calophaca Fish．
ex DC．)植物具有极为相近的亲缘关系;Sect． tragacanthoides的种在 MP和 ME 进化树中位置分散，其组的分类有待进一步研究。
卷叶锦鸡儿(C． ordosica，新种)虽然形态上与垫状锦鸡儿(C． tibetica)相似，但它与荒漠锦鸡儿(C． roborovskyi)遗传学关系紧密;
C． davazamcii是一个独立的种。
关键词:锦鸡儿;ITS;系统关系
中图分类号:Q949． 751． 9 文献标识码:A
Phylogenetic Relationships of Caragana (Fabaceae) :
Evidence from nrITS Sequences
KANG Hong-mei1，2，BAI Juan3，CHEN Kang4，WANG Gang1*
(1． Key Laboratory of Arid and Grassland Agroecology of Ministry of Education，School of Life Sciences，Lanzhou University，Gansu
Lanzhou 730000，China;2． Institute of Biology，Gansu Academy of Sciences，Gansu Lanzhou 730000，China;3． College of Life Science，
Northwest A＆ F University，Shanxi Yangling 712100，China;4． Institute of Oceanology，Chinese Academy of Science，Shandong Qingdao
266071，China)
Abstract:Internal transcribed spacer (ITS)sequences of nuclear ribosomal DNA (nrDNA)from 29 taxa of Caragana species and seven
close relatives (all belong to Astralinae(Adens)Benth)were used for phylogenetic analysis． The results were shown that:Length of the en-
tire ITS region ranges from 611 to 614bp in Caragana species． The aligned sequences nrITS of Caragana are 655bp，and 170 sites are varia-
ble，with 107 phylogenetically informative sites． The phylogenetically informative sites are 16． 3 % of the total aligned sequences． The ITS
sequences data are useful to resolve some relationships at lower taxonomic levels within Caragana． The Caragana Fabr． is not a monophylet-
ic group with very close connection with Calophaca tianschanica． The ITS data reveal that the species of Sect． tragacanthoides were dispersed
in MP tree or ME tree． Although the morphology of C． ordosica is similar to C． tibetica，the ITS results revealed an unexpectedly close rela-
tiveship to C． roborovskyi． The ITS data also indicated C． davazamcii，C． korshinskii，C． intermedia，and C． microphylla are different spe-
cies．
Key words:Caragana Fabr;ITS;Phylogenetic relationgships
锦鸡儿属(Caragana Fabr．)隶属于豆科(Legu-
minosae) ，蝶形花亚科(Papilionoideae)。全世界约
有 70 余种［1］，广布于亚洲温带地区［2］，我国已发现
62 种，9 变种，12 变型［3］。主要集中分布在草原和
荒漠区。该属植物抗旱、抗寒、耐瘠薄、繁殖性强，可
防风固沙、保持水土，同时还有广泛的应用价值，故
一直引起植物学家及生态学家们的极大兴趣。
锦鸡儿属(Caragana Fabr．)是 P． J． Fabricius
1763 年根据林奈 1753 年在《Species Plntarum》中
Robinia Caragana L．为模式确定的属［1］，此后，对于
锦鸡儿属的研究论文和论著甚多，但对组与系的分
类各家看法并不一致。1908 年 Komarov 记载了 8
9901
2011 年 24 卷 3 期
Vol. 24 No. 3
西 南 农 业 学 报
Southwest China Journal of Agricultural Sciences
DOI:10.16213/j.cnki.scjas.2011.03.026
个系 55 种，以后的许多关于本属的研究都是以此为
基础进行的。1979 年桑切尔(Sanczir)提出了一个
比较完整的锦鸡儿属的分类系统，记载了 3 个组 15
个系 92 种。1993 年刘瑛心教授编著的《中国植物
志》中将本属植物归属于 11 个系。同年，赵一之教
授等人也对中国锦鸡儿属植物的分类系统进行了研
究，他们在属之下根据叶轴脱落或宿存建立了 3 个
亚属，5 个组，10 个系［4］。张明理［5］基于形态学、染
色体、孢粉学等特征，采用分支系统学方法研究锦鸡
儿属的种系发生关系，根据分支图结果，将锦鸡儿属
72 种分成 12 系 5 组。周道纬［6］根据前人的研究和
修订，认为锦鸡儿属全世界共有 80 余种，可以分为
6 组，14 系。
虽然前人已对该属植物进行了大量研究，但由
于锦鸡儿属植物种类繁多，种内变异复杂，适应环境
的趋同进化及可能存在的杂交等因素模糊了种间形
态学界限，给分类造成了一些混乱和困难，也引起一
些争论，如 C． davazamcii Sancz 的分类学地位及其
与 C． korshinskii，C． intermedia 和 C． korshinskii的关
系［7］，以及赵一之［4］定义的 3 个亚属的分类是否合
理等问题。ITS序列以其进化速度适中和便于扩增
已广泛应用于植物属内及近缘属间的系统发育分
析［8 ～ 9］。为了充分合理开发利用锦鸡儿属植物资
源，利用分子生物学技术结合形态学原理进行分子
系统学研究，不仅具有重要的科学意义，而且具有十
分重要的经济建设意义。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
除从 Genbank中调取的序列外，其余研究种采
自甘肃治沙研究所沙生植物园(民勤，甘肃)及中国
科学院寒区旱区环境与工程研究所沙坡头工作站引
种圃(中卫，宁夏) ，种名、分布及收录序列号见表 1。
1. 2 试验方法
采取 CTAB 法提取总 DNA［11］。rDNA ITS 片断
的扩增采取 P1 + P4 进行整段扩增(包括 ITS-1，5．
8S rDNA和 ITS-2)［12］。反应体系均为 50 μl，内含
50 ng DNA，200 μM dNTP，0． 2 μM 引物，1 U Pfu
polymerase，5 μl 10 × Pfu buffer。扩增程序为:94 ℃
3 min→94 ℃ 1 min，55 ℃ 1 min，72 ℃ 3 min，35
个循环→72 ℃ 7 min。
PCR产物由上海生物工程有限公司纯化并双
向测序。
ITS 序列的范围根据 Genbank 中 C． arbores-
cens［13］确定。序列排列用 ClustalX 1． 81［14］软件完
成。用 MEGA 3． 1［15］分析。Gap 处理为缺失状态，
分别用最大简约法(MP)和最小进化法(ME)进行
聚类分析，为进一步判断简约树中各分支的置信度，
采用自展分析(Bootstrap)进行检验(500 次重复)。
2 结果与分析
本文及前人共测定了 11 个系 29 个种的 nrITS
(包括 ITS-1，5． 8S rDNA，ITS-2)序列。锦鸡儿属植
物 ITS序列长度为 611 ～ 614 bp;ITS-1 长度为 229 ～
231 bp;5． 8S 序列长度为 163 bp;ITS-2 序列长度为
216 ～ 220 bp。其中锦鸡儿属内 G + C 含量在 ITS-1
区的为 55． 6 % ～60． 4 %(平均 58． 3 %) ，而在 ITS-
2 为 48． 4% ～50． 7 %(平均 49． 4 %)。与外类群排
序后长度为 655 bp，共有 170 个可变位点，其中 107
个简约信息位点，信息位点达 16． 3 %，说明信息含
量高，因此在探讨锦鸡儿属内及近缘属间的系统学
问题具有较高的参考价值，可以为属内及属间系统
关系提供分子证据。
根据测序结果，将 ITS-1，5． 8S rDNA 和 ITS-2 作
为一个共同数据矩阵进行简约性分析和最小进化分
析，共生成 81 棵 MP 树，最大简约树(严格一致树)
及各分枝长度和自展分析支持强度如图 1 所示。29
种锦鸡儿植物被聚为 5 个分支。ME 树与 MP 树相
似(未列出)。Caragana Fabr．不是单系类群。
3 讨论与结论
ITS 系统分析结果显示锦鸡儿属(Caragana
Fabr．)并不是单系类群，天山丽豆(Caloplaca tians-
chanica)与二色锦鸡儿(C． bicolor)聚成一个分支
(BV = 89 %)。丽豆属(Calophaca Fish． ex DC．)是
豆科山羊豆族(Trib． Galegeae)的一个小属，形态上
与锦鸡儿属(Caragana Fabr)、雀儿豆属(Chesneya
Lind1． ex End1．)等近缘，大部分种类分布于中亚山
地，是亚洲内陆草原旱生的灌木类群［1］。研究结果表
明锦鸡儿属与丽豆属植物具有更为相近的亲缘关系。
锦鸡儿属和丽豆属均为间断分布，其研究对亚洲内陆
旱生植物区系的起源和发展研究具有重要意义［16］。
对于锦鸡儿属下等级的划分，前人的研究是基
于形态学基础上的。赵一之［4］根据叶轴脱落或宿
存将锦鸡儿属分为 3 个亚属，即落轴亚属、宿轴亚属
和宿落轴亚属。侯鑫等［17］测定并分析了中国锦鸡
儿属 Caragana 各属下分类群 20 个代表种的 ITS、
trnL-F和 trnS-G序列，结果支持赵一之［4］分类系统。
本研究用 29 个种的 ITS 序列构建的系统树并没有
构成 3 个明显的分支，说明对于锦鸡儿属的系统发
育研究仅通过少数代表种的分子数据分析是不够
的。
0011 西 南 农 业 学 报 23 卷
表 1 试验材料、地理分布和基因库收录号
Table 1 List of the materials used for molecular analysis，together with their geographic distribution and accession numbers
种名a
Speciesa
分布b
Distributionb
收录号
Number
Ser． Dasyphyllae Pojark
C． dasyphylla Pojark 新疆，前苏联 DQ914786
Ser． Chamlagu Pojark．
C． sinica (Buc’hoz)Rehd． 中国西北、西南及北方大部分地区 DQ914785
Ser． Spinosae Kom．
C． pruinosa Kom． 新疆，前苏联 AB262533c
C． erinacea Kom． 甘肃，西藏，四川，青海，云南 AB262532c
C． tragacanthoides Poir． 新疆，前苏联 AB262536c
Ser． Occidentales Kom．
C． acanthophylla Pojark． 新疆，前苏联 AB262523c
C． bicolor Kom． 四川，云南，西藏 DQ914790
Ser． Jubatae Kom．
C． jubate (Pall．)Poir． 内蒙古，河北，山西，新疆 DQ914787
Ser． Tragacanthoides Pojark．
C． hololeuca Bunge ex Kom． 新疆，前苏联 AB262524c
C． roborovskyi Kom． 内蒙，新疆，陕西，宁夏，青海，甘肃，西藏 AF521958
C． bongardiana Pojark． 新疆，前苏联 AB262528c
C． tibetica Kom 甘肃，青海，新疆，宁夏，内蒙，四川，西藏 AB262527c
C． ordosica Y． Z． Zhao 蒙古，内蒙，宁夏，甘肃 DQ914780
Ser． Caragana
C． zahlbruckneri Schneid 北京，河北，山西，内蒙，黑龙江 AB262530c
C． arborescens Lam． 山西，陕西，河北，山东，辽宁，黑龙江，内蒙古，新疆，甘肃，前苏联，蒙古 DQ311963
C． sibirica Fabr． 前苏联 AY626912
Ser． Microphyllae Kom．
C． davazameii Sancz． 内蒙古 AY626913
C． microphylla Lam． 山西，陕西，内蒙古，新疆，甘肃，宁夏，山东，河北，四川，吉林，
黑龙江，辽宁，安徽，西藏，日本，蒙古，俄罗斯
DQ311964
C． intermedia Kuang et H． C． Fu 山西，陕西，宁夏，内蒙古 AB262534c
C． korshinskii Kom． 甘肃，宁夏，内蒙古，山西，山西，蒙古 AY626914
C． purdomii Rehd． 山西，山西，内蒙古 AB262529c
Ser． Pygmaeae Kom．
C． leucophloea Pojark． 甘肃，内蒙古，新疆，前苏联，蒙古 AB262535c
C． stenophylla Pojark． 东北，河北，山西，内蒙古，甘肃，陕西，宁夏，俄罗斯，蒙古 AB262525c
Ser． Grandiflorae Pojark．
C． brachypoda Pojark． 宁夏，甘肃，内蒙古，蒙古 DQ914783
C． opulens Kom． 内蒙古，河北，宁夏，陕西，甘肃，青海，西藏，四川 AB262531c
Ser． Frutescentes Pojark．
C． frutex (Linn．)C． Koch 河南，河北，山东，山西，江苏，陕西，甘肃，新疆 U56001 ，U56002
C． rosea Turcz． Ex Maxim． 东北，河北，内蒙古，陕西，山西，河南，甘肃，江苏，浙江，安徽，四川，日本，俄罗斯 AB262526c
C． licentiana Hand． -Mazz． 山西，新疆，四川，前苏联 DQ914776
C． densa Kom． 四川，青海，甘肃，新疆 DQ914788
注:a:种、系的分类依照刘瑛心［3］;b:数据来源牛西午［10］;c:自测序列。
Note:a:Classification of Caragana is according to Liu［3］;b:Distributions are from Niu［10］;c:The nucleotide data sequenced by us．
10113 期 康红梅等:从 ITS序列探讨锦鸡儿属(Caragana Fabr．)植物系统关系
周道纬［6］在整理、总结前人研究的基础上将锦
鸡儿属植物分为 6 个组，13 个系，其中 Sect． tragac-
anthoides Sancz． 包含 3 个系，即 Ser． Laetevirentes，
Ser． Erinacanthae 和 Ser． Jubatae。在本文所涉及
Sect． tragacanthoides 的 4 个种被分别聚在了 Clade
A和 Clade D，说明该组的分类需要进一步研究。
卷叶锦鸡儿(C． ordosica)是赵一之等［18］2005
年发表的一个新种，产于蒙古、内蒙古、宁夏和甘肃。
该种因叶轴全部宿存，荚果里外均被毛，植株垫状而
与 C． tibetica 相近，但因小叶内卷，管状，横切面呈
“O”形，翼瓣耳圆钝而不同。但 ITS 系统树显示 C．
ordosica与 C． roborovskyi 遗传关系紧密(BV = 100
%)。
另外，赵一之［19］认为中间锦鸡儿的学名应为
C． davazamcii Sancz，而 C． intermedia Kuang et H．
C． Fu，C． erenensis Lion f．，C． korshinskii Kom． var．
davazamcii(Schcz)Yakovl 和 C． korshinskii Kom．
var． ordosiac Yakovl均为其异名。但 ITS 证据显示
C． davazamcii与其他种分开(图 1) ，不支持 C． da-
vazamcii，C． korshinskii，C． intermedia，和 C． korshin-
skii是同种异名的观点。以上结果说明对于种的分
类及种间关系仅通过形态学研究是不够的，应充分
利用分子生物学手段并结合形态学特征才能得出更
为合理的结果。
总之，ITS序列在锦鸡儿属内及属间的系统学
研究中具有重要的参考价值。ITS 的系统分析支持
属下 5 个组分类，但由于本研究涉及的种仅有 29
个，属内的系统学关系需要更多种及更多分子证据，
应充分利用分子生物学技术结合形态学证据对该属
进行深入系统研究。
致 谢:感谢中国科学院寒区旱区环境与工程研究
所沙坡头试验研究站李新荣研究员，周海燕研究员，
赵军龙主任，和甘肃治沙研究所王继和研究员、尉秋
实研究员等在样品采集及鉴定中给予的帮助!
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(责任编辑 李正华)
30113 期 康红梅等:从 ITS序列探讨锦鸡儿属(Caragana Fabr．)植物系统关系