全 文 ：广东农业科学 2015年第13期 135
收稿日期：2015-01-05
基金项目：福建省自然科学基金（2015J01085）
作者简介：白岳峰（1988-），男，在读硕士生，E-mail：
455837931@ qq.com
通讯作者：彭东辉（1971-），男，博士，教授，E-mail：
fjpdh@126.com
基于 rpl16 序列的中国野牡丹属
植物分子系统关系初探
白岳峰，李淑娴，江鸣涛，吴沙沙，翟俊文，彭东辉
（福建农林大学园林学院，福建 福州 350002）
摘 要：针对目前中国原产野牡丹属植物系统关系存在的争议，采用叶绿体基因上的 rpl16 序列，以野牡丹
科野牡丹属之外的 3个属 4 种植物为外类群，对中国野牡丹属植物进行了分子系统关系研究。结果表明，rpl16
序列在野牡丹属植物中没有足够的变异位点，最大简约法（Maximum parsimony，MP）构建的分子系统树中，地菍
（Melastoma dodecandrum）形成单独的一支，贝叶斯分析（Bayesian Inference，BI）构建的分子系统树中，整个野
牡丹属植物形成一支；两种方法构建的分子系统树中，野牡丹科同一个属的植物都可以形成单独的分支。因此，
rpl16 序列并不适合野牡丹属植物的分子系统关系研究，可能比较适合野牡丹科植物属间的分子系统关系研究。
关键词：野牡丹属植物；rpl16 序列；分子系统关系
中图分类号：Q349+.13 文献标识码：A 文章编号：1004-874X（2015）13-0135-05
Preliminary study on molecular phylogenetic relationship of
Melastoma（Melastomataceae）based on rpl16 sequence
BAI Yue-feng，LI Shu-xian，JIANG Ming-tao，WU Sha-sha，ZHAI Jun-wen，PENG Dong-hui
（Landscape and Architecture College，Fujian Agricultural and Forestry University，Fuzhou 350002，China）
Abstract：In order to figure out the systematic relationship of Melastoma plants native to China，which has been
in debate for long，cp-rpl16 sequence was used to study the molecular phylogenetic relationship of Melastoma using
4 species from 3 genera of Melastomataceae as outgroup. The results showed that there was not enough variation sites
on rpl16 sequence in the plants studied. In the molecular phylogenetic tree constructed by Maximum parsimony，M.
dodecandrum was divided into a separate clade. In the molecular phylogenetic tree constructed by Bayesian Inference，all
species of genus Melastoma were clustered into one clade. Every genus of Melastomataceae could form a separate clade
in both molecular phylogenetic trees. To sum up，rpl16 sequence is not proper for the molecular phylogenetic relationship
study among species of Melastoma，but maybe it is suitable for the molecular phylogenetic relationship study among
genera of Melastomataceae.
Key words：Melastoma；rpl16 sequence；molecular phylogenetic relationship
野牡丹科（Melastomataceae）观赏植物作为
近年来国际上流行的新花卉，具有株型优美、花
色艳丽、叶型独特等特点，观赏价值较高，不少植
物在园林美化、绿化中可直接应用［1］。野牡丹属
（Melastoma Linn）是野牡丹科的一个属，全球有
约 100 个种，我国有 9 个种 1 个变种，分布于长江
流域以南各省区［2］，其中广东、广西分布种类最
多［3］。1984 年出版的《中国植物志》［2］及陈介［3］的
研究显示中国原产野牡丹属植物有 9 个种 1变种，
而 2007 年出版的《Flora of China》［4］中则认为原
产我国的野牡丹属植物仅有 5 个种 1变种。目前关
于野牡丹属植物种间系统关系的划分存在较多争
议。国内对野牡丹属植物系统学方面的研究主要集
中于形态学［5-6］、细胞学［7-8］等方面。分子生物学
方面，代色平等［9-10］对部分野牡丹属植物进行了研
究。国外野牡丹科植物分子生物学方面的研究则
集中在族、属和分子生物地理学等方面［11-13］。目前
尚未有对中国原产野牡丹属植物全面的分子系统
学研究报道。叶绿体基因的 rpl16 序列是叶绿体基
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2015.13.004
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表 1 野牡丹科 15种植物材料信息及 rpl16序列的GenBank登录号
物 种 采集地 GenBank 登录号（rpl16）
大野牡丹（M. imbricatum） 云南河口 KT224703
地菍（M. dodecandrum） 福建福州 KT224704
多花野牡丹（M. af fine） 福建福州 KT224705
宽萼毛菍（M. sanguineum var. latisepalam） 海南尖峰岭国家森林公园 KT224706
毛菍（M. sanguineum） 福建平和 KT224707
野牡丹（M. candidum） 广西南宁 KT224708
细叶野牡丹（M. intermedium） 福建南平 KT224709
展毛野牡丹（M. normale） 广西桂林 KT224710
枝毛野牡丹（M. dendrisetosum） 海南吊罗山自然保护区 KT224711
紫毛野牡丹（M. penicillatum） 海南霸王岭国家级自然保护区 KT224712
蒂牡花（Tibouchina urvilleana） 福建农林大学 KT224713
角茎野牡丹（Tibouchina granulosa） 广东广州园林科学研究所 KT224714
蔓性野牡丹（Dissotis rotundi folia） 福建农林大学 KT224715
印度白花野牡丹变种（M. malabathricum var. alba） 广东广州园林科学研究所 KT224716
柏拉木（Blastus cochinchinensis） 福建福州 KT224717
因上内含子区域的序列，为近年来植物分子系统学
研究中常用的基因序列之一［12，14-16］。本研究在对中
国野牡丹属植物种质资源调查基础上，收集齐全了
中国原产野牡丹属植物的 9 个种和 1个变种，以及
1个印度白花野牡丹的变种（M. malabathricum var.
alba），以蔓性野牡丹（Dissotis rotundi f olia）、柏拉
木（Blastus cochinchinensis）、蒂牡花（Tibouchina
urvilleana）、角茎野牡丹（Tibouchina granulosa）
为外类群，通过测定 15 种植物的叶绿体基因的
r pl16 序列，对野牡丹属植物进行分子系统学研
究，旨在为野牡丹属植物系统关系的划分进行研究
和探讨。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试材料为野牡丹科植物的幼嫩叶片（经变色
硅胶干燥，-80℃保存），采自野牡丹科植物全国分布
地的野外和种质圃，详细采集信息见表1。
1.2 试验方法
1.2.1 基因组 DNA提取、PCR扩增与序列测定 基
因组 DNA 提取采用北京艾德莱 DN14-CTAB 植物
基因组DNA快速提取试剂盒，参照说明书并进行了
改良。改良一：将液氮研磨改为先用液氮研磨成细
粉，再加入经 65℃温浴的裂解液进行匀浆研磨，裂
解液依照说明书量加倍，之后用大口径移液枪将匀
浆移至 5 mL 离心管中进行温浴；改良二：在氯仿、
异戊醇抽提前增加等体积的 Tris- 饱和酚和氯仿抽
提一步；改良三：水浴裂解时间确定为 60 min；其
余依照说明书进行。PCR 扩增反应体系为 50μL，
dNTP 浓度 0.25 mmol/L、引物浓度 0.5μmol/L、聚
合酶（TaKaRa Ex Taq® Hot Start Version）用量 2 U、
模板 DNA 50 ng，灭菌蒸馏水补至 50μL。引物：
rpl16-F71、rpl16-R1516 序列分别为 5’-GCTATGCT
TAGTGTGTGACTCGTTG-3’、5’-CCCTTCATTCTTCC
TCTATGTTG-3’［17］（上海生工生物工程有限公司合
成）。扩增程序：预变性 98℃ 2 min；变性 98℃ 10 s、
退火 53℃ 30 s、延伸 72℃ 90 s，35 个循环；延伸
72℃ 8 min；4℃保存。PCR 扩增结果经1.5%琼脂糖
凝胶电泳检测（GoldenView 染色）合格后，将 PCR
产物送至上海生工生物工程有限公司进行测序，测
序采用扩增引物直接测序。
1.2.2 序列分析与系统树构建 测序结果采用
SeqMan（DNASTAR 软件包）进行拼接，去除两端不
稳定序列，并在 NCBI 上做 Blast 比对，确定为目的
序列，在MEGA5.0 软件中进行序列比对，序列比对
整齐。采用最大简约法（Maximum Parsimony，MP）
和贝叶斯分析（Bayesian Inference，BI）构建分子系
统树。基于最大简约法的分析在 Paup*4.0b10［18］软
件中进行；贝叶斯分析在软件 MrBayes 3.0b4［19］
进行。
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2 结果与分析
2.1 序列比对结果分析
本研究获得了15 种野牡丹科植物 r pl16 基因
的部分序列，获得的序列登录号见表 1。野牡丹属
植物的 r pl16 序列长度介于 920~922 bp 之间，其
中地菍序列长 922 bp，其余植物序列长 920 bp；
外类群植物中，蒂牡花序列长 942 bp，角茎野牡丹
序列长 943 bp，柏拉木序列长 892 bp，蔓性野牡
丹序列长 940 bp。15 种植物的 r pl16 序列比对后
的序列长度为 961 bp，比对结果显示，r pl16 序列
在蔓性野牡丹、柏拉木、蒂牡花、角茎野牡丹 4 种
外类群植物中有较多的变异位点，而在野牡丹属
植物中的变异位点则较少。野牡丹属植物 r pl16 序
列比对后的变异位点（表 2）显示，地菍有 2 个碱
基的插入、4 个碱基的替代，其余几个种的 r pl16
序列完全一致，整个野牡丹属的 r pl16 序列的变异
位点较少。
表 2 野牡丹属植物 rpl16序列比对结果的信息位点
物种 变异位点
大野牡丹（M.imbricatum） C G A - - A
地菍（M. dodecandrum） G A C T T C
多花野牡丹（M. af fine） C G A - - A
宽萼毛菍（M. sanguineum var.latisepalam） C G A - - A
毛菍（M. sanguineum） C G A - - A
野牡丹（M. candidum） C G A - - A
细叶野牡丹（M. intermedium） C G A - - A
展毛野牡丹（M. normale） C G A - - A
枝毛野牡丹（M. dendrisetosum） C G A - - A
紫毛野牡丹（M. penicillatum） C G A - - A
印度白花野牡丹变种（M. malabathricum var．alba） C G A - - A
2.2 系统树构建结果分析
MP 法构建的 r pl16 序列分子系统树（图 1）显
示，野牡丹科植物中，同一个属的植物都可以形成
单独的一支，并且可以获得较高的支持率。在野牡
丹属植物中，地菍形成单独的一支，获得分支的支
持率为 87%，而其它野牡丹属植物共同构成一支，
之间的系统关系没有得到很好的支持。
基于 BI 分析构建的 rpl16 序列分子系统树（图
2）显示，4 个外类群植物的形成的分支情况与基于
MP 法构建的系统树的拓扑结构完全一致，同样有较
高的支持率；在野牡丹属植物中，地菍没有形成单独
的分支，整个野牡丹属植物形成单独的一支，之间的
系统关系没有得到很好的支持。
两种建树方法均表明，采用叶绿体 DNA 的
r pl16 序列构建的分子系统树，15 种野牡丹科植物
中，同一个属的植物都可以形成单独的一支，但是野
牡丹属植内部的种间系统关系却不能得到很好的支
持，说明该序列并不适合研究野牡丹属植物的种间
分子系统关系，而比较适合野牡丹科植物属间的分
子系统学研究。 图 1 基于MP法构建的 rpl16序列的分子系统树
地菍
（M. dodecandrum）
大野牡丹
（M.imbricatum）
多花野牡丹
（M. af fine）
宽萼毛菍
（M. sanguineum var.latisepalam）
毛菍
（M. sanguineum）
野牡丹
（M. candidum）
细叶野牡丹
（M. intermedium）
展毛野牡丹
（M. normale）
枝毛野牡丹
（M. dendrisetosum）
紫毛野牡丹
（M. penicillatum）
印度白花野牡丹变种
（M. malabathricum var．alba）
蔓性野牡丹
（Dissotis rotundi folia）
柏拉木
（Blastus cochinchinensis）
蒂牡花
（Tibouchina urvilleana）
角茎野牡丹
（Tibouchina granulosa）
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3 结论与讨论
3.1 序列比对
代色平等［9］通过 nr-ITS和 cp-trnL-F 序列对
中国原产的 6 种野牡丹属植物的研究表明，野牡丹
属植物中两段序列仅地菍有相对较多的变异位点，
其他几种植物的序列基本一致。张媛等［7］从细胞学
角度对 5种野牡丹属植物的染色体进行核型分析表
明，地菍较其他几种野牡丹属植物的进化关系原始。
本研究在收集齐全中国原产野牡丹属植物的基础
上，采用叶绿体基因的 rpl16 序列进行探究，结果显
示地菍与其他几种野牡丹属植物相比具有相对较多
的变异位点，这与地菍在形态学上的特征比较吻合，
形态上地菍为匍匐生长，在野牡丹属植物中植株最
矮，花、叶都较小。说明地菍可能与其他几种野牡丹
属植物有相对较远的亲缘关系。
3.2 系统树构建
本研究采用两种方法构建的系统树结果表明，
在野牡丹属植物内部，基于 MP 分析的分子系统树
中，地菍可以形成单独的一支，与其余野牡丹属植物
的亲缘关系较远，而基于 BI 分析的分子系统树中，
地菍没有形成单独的分支，整个野牡丹属植物形成
一支。说明 rpl16 序列在野牡丹属植物中的进化速率
较慢，两种方法构建的分子系统树中，野牡丹属植物
的系统关系都不能得到很好的支持。
在植物分子系统学研究中，不同的基因序列在
不同的植物类群中进化速率也不同。在王玉国［20］的
研究中，rpl16 序列可以成功解释一些被子植物属内
种间的系统发育关系；谭秀芳等［16］在对紫茎泽兰在
菊科的系统发育关系的研究中，采用 r pl16 序列构
建的系统树显示该序列在泽兰属植物种间有一定的
应用价值；杨俊波等［15］对山茶属植物的研究发现，
rpl16 序列的进化速率较慢，不适合山茶属种间系统
关系研究。本研究结果表明，采用叶绿体 rpl16 序列
用两种方法构建的分子系统树中，野牡丹科同一个
属的植物都可以形成单独的一支，属间的分子系统
关系得到了很好的支持，野牡丹属的属内种间的系统
关系则不能得到很好的解决。说明 rpl16 序列的进化
速率比较适合在野牡丹科植物属间分子系统关系研
究中应用，并不适合野牡丹属植物种间的分子系统
关系研究。
综上所述，对于中国原产野牡丹属植物分子系
统学的研究，rpl16 序列不能提供足够的分子生物学
信息位点，不足以解决野牡丹属种间的系统关系，而
比较适合野牡丹科植物属间系统关系的研究。对于
野牡丹属植物属间系统关系的研究，需要对更多的
基因序列进行筛选，以寻找在该属植物属内种间进
化速率较快的基因序列进行研究。
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（责任编辑 崔建勋）