全 文 ：用核糖体 DNA 的 ITS 序列探讨滇桐属的系统学位置
袁长春1 , 施苏华1 , 钟　扬2 , 龚　洵1
(1.中山大学生命科学学院 , 广东 广州 510275;
2.复旦大学生命科学学院 , 上海 200433)
摘　要:采用 PCR直接测序方法 , 对来自椴树科 、 梧桐科 、 木棉科 17 属的 33个种和作为外类群的锦葵科 2 属
4 个种的核糖体 DNA ITS 区 (含 5.8S 区)序列进行了分析。结果表明 , 滇桐属 (Craigia)与椴树属为姐妹群关
系 , 二者构成单系类群 , 因而将滇桐属置于椴树科中较为合理;刺果藤属和翅子树属有较近的亲缘关系 , 并与
蚬木属和柄翅果属构成一个单系类群 , 二者可能与椴树科有更近的亲缘关系;榴莲属与椴树科的破布叶属构成
单系类群;山芝麻属与椴树科 、 梧桐科和木棉科构成并系关系;因此 , 这些属的系统位置尚需进一步确定。 综
合分析的结果支持将椴树科 、 梧桐科和木棉科归并到锦葵科中的观点。
关键词:系统发育;ITS;姐妹群;滇桐属 Craigia
中图分类号:Q78;Q948　　文献标识码:A　　文章编号:0529-6579 (2002)06-0073-05
　　滇桐属 Craigia 建立于 1921年 。最初 , Smith
等[ 1] 根据 Forrest采自中国云南的标本而命名 , 并认
为其雄蕊形态表明了与梧桐科的毛瓣族 Lasiopetale-
ae和刺果藤族 Buettenerieae 的亲缘关系 , 故置于梧
桐科中。
对于滇桐属的系统位置国内外学者长期以来都
有争议。1952年 , Erdtman观察研究滇桐的花粉时 ,
首次对滇桐属的系统位置提出异议 , 认为其花粉形
态类似于椴树科的椴属 Tilia 和莫托木属Mortonio-
dendron , 认为滇桐属为 “地位不能肯定的属” 。
1956年 , 陈焕镛等[ 2] 把具蒴果的滇桐 Craigia yun-
nanensis标本错定为椴树科蚬木属Burretiodendron 的
一个新种 , 即圆朔蚬木 B.combretoides 。1961 年
Kostermans
[ 3] 将一个残缺不全的 、 具果的 、 实际为
Craigia yunnanensis 的标本 , 鉴定为 Burretiodendron
yunnanensis , 次年他干脆把 B.yunnanensis 代替了
C.yunnanensis , 从而取消了滇桐属。
1967年 , Hutchinson 的 《有花植物属志》 将滇
桐属置于梧桐科毛瓣族。1973年 , Airy Shaw 修订
的 “Willis 字典” 又将滇桐属移置于椴树科中 。
1977年 , 徐祥浩[ 4] 认为 , 滇桐属的花部构造和果
实形态均与蚬木属不同 , 并以 “植物体有星状毛 ,
花辐射对称 , 5基数 , 萼片 5枚 , 镊合状排列 , 有
退化雄蕊 , 花药 2 室” 为由 , 将其置于梧桐科 。
1978年 , 张宏达等[ 5] 把滇桐属归入椴树科 , 并将
它与蚬木属等组成椴树科的一个亚科 , 即蚬木亚科
Excentrodendroideae 。1982年 , 吴德邻等也把滇桐属
归入椴树科 。1985 年 , 龙活等[ 6] 比较了滇桐属与
椴树科和梧桐科的某些属的花粉形态 , 认为滇桐属
花粉与梧桐科的苹婆属 Sterculia 及梭罗树属Reeve-
sia中部分种类相似 , 因而认为把滇桐属置于梧桐
科内比较合适。1989 年 , 诸葛仁[ 7] 选择 15个形态
特征用分支分析的方法所得出的结论 , 支持把滇桐
属作为椴树科成员的观点。
迄今为止 , 还没有确切的形态学证据支持滇桐
属的归属。本研究采用直接 PCR测序方法 , 获得
滇桐与相关类群的 nrDNA ITS序列 , 并进行分子系
统学分析。旨在探讨滇桐属的系统位置及其近缘类
群的系统发育关系 。
1　材料和方法
1.1　材　料
实验材料见表 1 , 包括 19属 37个种 , 分别来
自云南 、 广西和广东等地 , 其中 Pachira aquatica ,
P.macrocarpa 原产墨西哥 , Chorisia speciosa 原产美
国洛杉矶 。并有部分 ITS 序列来自 GenBank。其中
属于锦葵科的锦葵属 Malva 和木槿属 Hibiscus 的 4
种材料用作为复合外类群。
收稿日期:2002-04-08
基金项目:国家杰出青年基金资助项目 (39825104);国家自然科学基金资助项目 (30070053);广东省自然科学基金
资助项目 (001223)
作者简介:袁长春 (1964年生), 男 , 副教授;E_mail:lsdb03@zsu.edu.cn
　第 41 卷　第 6 期
2002年　11 月
中山大学学报 (自然科学版)
ACTA　SCIENTIARUM　NATURALIUM　UNIVERSITATIS　SUNYATSENI
Vol.41　No.6
Nov.　2002 　
表 1　用于核糖体 DNA ITS序列测定的类群 、 样品来源及其凭证
Tab.1　Taxa , source and voucher included in nrDNA_ITS sequence analyses
样品 科名 来源 凭证标本 GenBank编号
Sterculia nobilis Sterculiaceae Zhongshan University campus YeYuan99120501 AF460183
Sterculia lanceolata Sterculiaceae Zhongshan University campus YeYuan2000052703 AF460184
Firmiana platanifolia Sterculiaceae Zhongshan University campus YeYuan99120502 AF460185
Firmiana major Sterculiaceae Kunming Botanical Garden GongYuan200061101 AF460186
Abroma augustum Sterculiaceae GenBank AAU277462
Burretiodendron esquirolii Tiliaceae Guangxi Botanical Garden Tang99121403 AF460200
Excentrodendron hsienmu Tiliaceae Guangxi Botanical Garden Tang99121402 AF460201
Pterospermum heterophyllum Sterculiaceae South China Botanical Garden Jian200107105 AF460202
Byttneria urticifolia Sterculiaceae GenBank BUR277464
Tilia hupeiensis Tiliaceae Shangzhi county , Hunan Chen20008001 AF460197
Tilia tomentosa Tiliaceae GenBank AF250023
Tilia platyphyllos Tiliaceae GenBank AF250292
Tilia heterophylla Tiliaceae GenBank AF174639
Tilia paucicostata Tiliaceae Kunming Botanical Garden GongYuan200061102 AF460198
Craigia yunnanensis ? Kunming Botanical Garden Gong99122212 AF460199
Microcos paniculata Tiliaceae Southern China Botanical Garden Jian2001071009 AF460194
Durio zibethinus Bombacaceae GenBank AF287710
Durio lowianus Bombacaceae GenBank AF287711
Durio singaporensis Bombacaceae GenBank AF287702
Durio oblongus Bombacaceae GenBank AF287703
Reevesia thyrsoidea Sterculiaceae GenBank AF233303
Reevesia longipetiolata Sterculiaceae South China Botanical Garden Jian2001071006 AF460195
Reevesia orbicularifolia Sterculiaceae Kunming Botanical Garden Gong99122207 AF460196
Bombax buonopozense Bombacaceae GenBank AF028523
Bombax malabaricum Bombacaceae Zhongshan University campus Ye99120503 AF460192
Pachira aquatica Bombacaceae South China Botanical Garden Jian2001071001 AF460189
Pachira macrocarpa Bombacaceae South China Botanical Garden Jian2001071002 AF460190
Chorisia speciosa Bombacaceae South China Botanical Garden Jian2001071003 AF460191
Adansonia madagascariensis Bombacaceae GenBank AF028532
Adansonia perrieri Bombacaceae GenBank AF028538
Adansonia grandidieri Bombacaceae GenBank AF028527
Adansonia digitata Bombacaceae South China Botanical Garden Jian2001071004 AF460193
Helicteres guazumifolia Sterculiaceae GenBank AF233300
Malva venosa Malvaceae GenBank AF303033
Malva dendromorhpa Malvaceae GenBank AF303032
Hibiscus rosa_sinensis Malvaceae Zhongshan University campus Yuan2000031214 AF460187
Hibiscus syriacus Malvaceae Kunming Botanical Garden Yuan2000606 AF460188
1.2　实验方法
1.2.1　植物总 DNA 的提取　采用 CTAB 法提取总
DNA。DNA 的纯化采用玻璃粉纯化系统 (GPS),
按以下步骤进行:取 50μL DNA 1×TE溶液加入 3
倍体积的 6 mol L NaI 和 3 μL 玻璃粉 1×TE溶液 ,
混匀 , 8 000 r min 离心 2 min;弃上清液 , 加洗脱
液 (含0.2mol L NaCl , 10 mmol L Tris_HCl pH 8.0 , 1
mmol L EDTA , φ=50% ethanol)100 μL , 混匀 ,
8 000 r min离心 2 min;弃上清液 , 重复洗脱 3次;
晾干 , 加 50 μL 1 ×TE 溶液 , 至沉淀完全溶解;
10 000 r min 离心 10 min , 将上清液移至新管 ,
-20 ℃保存备用。
1.2.2 　 PCR 扩 增及 ITS 测 序 　采 用引 物
ITS4(5_TCC TCC GCT TAT TGA TAT GC_3)和
ITS5(5_GGA AGT AAA AGT CGT AAC AAG G_3),
按程序 (94 ℃4 min;94 ℃1 min , 54 ℃1min , 72
℃1 min , 30个循环;72 ℃6 min)进行 PCR扩增 ,
得到核糖体 DNA的 ITS 片段 (包括 ITS_1 , 5.8S 和
ITS_2)。PCR产物用 QIAGEN公司的 PCR纯化试剂
盒进行纯化 , 然后采用 PE公司 377型自动测序仪
74 中山大学学报 (自然科学版) 第 41 卷　
进行测序 。
1.2.3　数据分析 　所得序列用 ClustalX程序进行
对位排列 , 并手工校正 。使用 PAUP4.0b8 软件对
序列进行统计和分支分析 , 用启发式搜索方法
(heuristic search methods)寻找最简约树 (most parsi-
monious trees)。当分析结果出现多个步长相同的简
约树时 , 分析多数原则一致树 , 计算其一致性指数
和维持性指数 , 并用自展法 (bootstrap)检测系统
树各分支的置信度 , 自展数据集为 1 000次。并用
Kimura双参数模型计算序列分歧度 。
2　结　果
整个 ITS 区的长度范围为 607 ～ 707 bp , GC 百
分含量为 63%, 其中 ITS1 长度为 253 ～ 309 bp ,
ITS2为 206 ～ 244 bp , 5.8S rDNA 为 162 ～ 163 bp
(Malva venosa 和M.dendromorhpa 缺失一个碱基)。
滇桐的 ITS1长度为292 bp , ITS2为 234 bp , ITS
区长度为 689 bp , GC百分含量为 60%。序列间的
Kimura距离为 0 ～ 0.506 7 , 平均为 0.302 6。
排序后的 ITS 序列总长度为 757 (包括 gap和
5.8S区), 其中变异位点为 508 , 信息位点为 427。
运用 PAUP4.0b8 软件以 Hibiscus syriacus , Hibiscus
rosa_sinensis , Malva venosa 和 Malva dendromorpha 为
复合外类群进行分支分析时得到 35个步长相同的
最简约树 , 其多数原则一致树见图 1。其中图 1
(a)为 Bootstrap值大于50%的多数原则一致树 , 树
的总长度为 2168步 , 一致性指数为 0.463 , 维持性
指数为 0.573。图 1 (b)为加上其他一致类群后所
得到的多数原则一致树 , 树的总长度为 2 053 , 一
致性指数为 0.488 6 , 维持性指数为 0.681 6。
图1　基于 ITS 序列构建的多数原则一致树 (Bootstrap 置信值标示于树上)
Fig.1　Majority_rule consensus trees based on ITS sequence (bootstrap values are shown in the trees)
(a)Bootstrap 置信值大于 50%的多数原则一致树;(b)加上其他一致类群后的多数原则一致树;＊表示外类群
75　第 6 期 袁长春等:用核糖体 DNA 的 ITS序列探讨滇桐属的系统学位置
3　讨　论
自Smith和 Evans 建立滇桐属以来 , 其系统位
置始终存在争议 , 争论的焦点主要围绕滇桐属应该
放入梧桐科还是应该归到椴树科。多数学者倾向于
置入椴树科的观点 , 中国植物志也将其置于椴树
科 、蚬木亚科 、 滇桐族 , 并与蚬木族并列[ 8] 。最
近 , 徐颂军等认为其花果形态与蚬木族的蚬木属和
柄翅果属有很大差别 , 主张单独成立滇桐亚科
Craigiodeae
[ 9] 。ITS系统树表明(图 1(a)),滇桐与椴
树科的椴树属 5个种构成一个单系类群 , 滇桐属与
椴树属为姐妹群关系 , 自展支持率为 100%。滇桐
与椴树属 5个种的Kimura距离为 0.083 5 ～ 0.111 8 ,
平均为 0.094 2 , 也表明这两个属间亲缘关系较近 。
因此 , ITS序列分支分析结果支持将滇桐属归入椴
树科的观点。
从形态特征来看 , 滇桐属具有雄蕊多数 , 花丝
分离 , 仅基部略为连生 , 且分为 5组 , 并且具有开
裂的翅果 , 这些都是椴树科的属性 。在梧桐科 , 雄
蕊两轮 , 通常连合成管或分别着生于萼片及花瓣
上。至于植物体被星状毛 , 花辐射对称 , 5基数 ,
萼片镊合状排列 , 具退化雄蕊 , 花药 2室等特征均
为梧桐科和椴树科所共有 , 不能以此作为归入梧桐
科的理由 。
从图 1(b)可知 ,滇桐与 Burretidendron exquirolii
不在同一分支 , 两者的 Kimura距离为 0.265 1 , 不
支持 Kosterman 将滇桐组合为 Burretidendron yun-
nanense 的观点。同时 , 蚬木属与 Burretidendron ex-
quirolii构成姐妹群关系 , 自展支持率为 100%, 因
而也不支持滇桐属与蚬木属有较近的亲缘关系。同
样 , 就花果形态而言 , 滇桐属与柄翅果属或蚬木属
也有显著不同 , 前者花两性 , 无花瓣 , 外轮退化雄
蕊10枚 , 成对着生 , 内轮能育雄蕊 20 枚 , 分为 5
组 , 而蚬木属及柄翅果属花两性或单性 , 具花瓣和
花萼 , 无退化雄蕊;虽然在果实在外观上 , 滇桐属
与蚬木属及翅果属种类的果实相似 , 但前者是室背
开裂 , 具 5条膜质具脉纹的薄翅 , 而后者为室间开
裂 , 果翅不具脉纹[ 7] 。因此 , 建议将滇桐属从蚬木
亚科中分出来 , 将其置于椴树亚科或单独成立滇桐
亚科 。
刺果藤属 Byttneria 和翅子树属Pterospermum 属
于梧桐科的植物 , 但从 ITS序列分析的结果发现 ,
在系统树上并没有与其它梧桐科的类群聚在一起 。
相反 , 与椴树科的柄翅果属和蚬木属有较为密切的
关系 , 形成姐妹群关系 , 共同构成一个单系类群
(图 1(a)),从图 1(b)所显示的结果来看 ,刺果藤属
成为这一单系类群的基出分支。由此推测 , 刺果藤
属和翅子树属与椴树科的关系较其与梧桐科的关系
更近 。最初 , Smith和 Evans也是因为滇桐属的雄
蕊形态与梧桐科的毛瓣族和刺果藤族相似 , 而将其
置于梧桐科中。因此 , 对于刺果藤属和翅子树属的
系统位置有必要进一步确定 。
榴莲属 Durio 全球约有 27 种 , 传统系统分类
将其放入木棉科中 , 因为具有单叶 , 羽状叶脉 , 有
副萼;假种皮厚 , 肉质 , 几乎全包住种子;蒴果
大 , 外面具圆锥状的粗刺 , 室背开裂 、 果片 3 ～ 5
以及隔膜留在果片上等特征 , 成为木棉科中较特殊
的类群 。本次实验的结果显示 , 木棉科的瓜栗属
Pachira 、 木棉属 Bombax 、丝木棉 Chrisia 以及猴面
包树属 Adansonia 构成一个单系类群 (图 1 (a)),
bootstrap值为 99%, 而榴莲属却与椴树科的破布叶
属 Microcos 构成一个单系类群 。因此 , 对于榴莲属
的系统位置尚需进一步研究 。
对于山芝麻属 Helicteres 的系统位置 , 也长期
存在争议。最近 , 徐颂军等将梧桐科归为 12个族 ,
其中山芝麻族 Helictereteae 含有 5个不同的属 , 即
山芝麻属 、 Neoregnella 、 鹧鸪麻属 Kleinhovia 、梭罗
树属 Reevesia 和Ungeria[ 10] 。从 ITS序列分析的结果
来看 , 山芝麻属既没有与梭罗树属聚在一起 , 也没
有显示出与其它梧桐科的属有近的亲缘关系 , 因
此 , 其分类位置尚不能确定 。
在Cronquist系统 、 Takhtajan系统和 Thorne 等分
类系统中 , 认为椴树科 、梧桐科和木棉科与锦葵科
Malvaceae有较近的亲缘关系 , 并分别将三者作为
独立的科置于锦葵目 Malvales 中。但是 , 在基于
rbcL 基因 、 atpB基因和 18S rDNA 基因所建立起来
的APG系统中 , 将椴树科 、梧桐科 、 木棉科和锦
葵科合并为一个科 , 即锦葵科 , 置于锦葵目中。
ITS序列分析的结果显示这种合并的合理性 , 从图
1可以看出 , 椴树科 、 梧桐科 、 木棉科并没有分别
构成3个单系类群 , 而是互相渗透的复系类群 , 尤
其是椴树科和梧桐科的关系更是如此 。显然 , 有必
要对上述类群间复杂的系统发育关系开展进一步研
究 。
致谢:叶创兴教授在采样中给予热情指导 , 唐绍清和简曙
光两位博士提供部分实验材料 , 谨此一并致谢。
参考文献:
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76 中山大学学报 (自然科学版) 第 41 卷　
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亚热带植物学报 , 2001 , 9(1):19-30.
A Reevaluation of the Taxonomic Position of the Genus Craigia
Based on the nrDNA ITS Sequence
YUAN Chang_chun1 , SHI Su_hua1 , ZHONGYang2 , GONG Xun1
(1.School of Life Sciences , Sun Yat_sen(Zhongshan)University , Guangzhou 510275 , China;
2.School of Life Sciences , Fudan University , Shanghai 200433 , China)
Abstract:There are various arguments on the taxonomic position of the genus Craigia Smith et Evans.In the present pa-
per , 33 species representing 17 genera of the Tiliaceae , Sterculiaceae and Bombacaceae and 4 outgroup species from Ma-
vlaceae were used to analyze the molecular phylogeny of the genus Craigia using sequence analysis of the internal tran-
scribed spacers(ITS)and 5.8S rRNA gene of nuclear ribosomal DNA.Direct PCR sequencing method was used in the
study.The most parsimonious trees were obtained by PAUP analysis with heuristic search.In the trees , the Craigia yun-
nanens is basal to a monophyletic group comprising Ti lia pauciostata , T.hupeiensis , T.platyphyllos , T.tomentosa
and T.heterophylla(bootstrap value =100).Therefore , it is reasonable to classify the genus Craigia into the Tiliace-
ae.There is a relatively close relationship between Pterospermum heterophyllum and Byttneria urticifolia , and the both
become basal to the monophyletic group comprising Burretiodendron esquirolii and Excentrodentron hsienmu (bootstrap
value=81).The same thing occured between the genus Durio (Bombacaceae)and Microcos paniculata (Tiliaceae).As
to the status of the genus Helicteres is still undeterminated , there is a parallel relationship among it and Bombacaceae ,
Sterculiaceae and Tiliaceae.Since the three families Bombacaceae , Sterculiaceae and Tiliaceae are shown to be
polyphyletic , further studies on their phylogenetic relationships are necessary.
Key words:Phylogeny;ITS;sister group;Craigia
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