全 文 ：中国农学通报 第24卷 第10期 2008年 10月
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园艺园林科学
ITS(internaltranscriptionspacer,ITS)序列是核糖
体DNA(nrDNA)内转录间隔区，由两段组成：第一段位
于18S和5.8SrRNA编码区之间，称为第一内转录间
隔区(ITS1)；第二段位于 5.8S和 26SrRNA编码区之
间，称为第二内转录间隔区(ITS2)。由于被子植物的
ITS所受选择压力较小，碱基替换速率较快，且在被子
植物中的长度变异很小，ITS1和 ITS2的长度均不足
300bp，PCR扩增及测序简单易行，加上协同进化使该
片段在基因组不同重复单元间非常一致，广泛应用于
被子植物科内，尤其是近缘属间及种间关系等低级分
类群的研究[1~4]。
槭树是槭树科槭属树种的泛称，其中一些种俗称
为枫树。全世界的槭树植物有200多种，遍布北半球温
带和亚热带。中国是世界上槭树种类最多的国家，目前
已有140多种[5]，是世界槭树的现代分布中心，全国各
地均有分布，主产于长江流域及其以南各省区。槭树是
世界著名的观赏树种，是秋色叶树种的重要成员。中国
分布的槭属植物中，有很多是世界闻名的观赏树种，为
槭树的开发利用提供了极其宝贵的物质基础。目前国
内对其槭属植物的系统发育和亲缘关系从以下几个方
基金项目：河南省发改委高技术产业化项目（0331990001）。
第一作者简介：张强，男，1976年出生，河南方城人，博士，主要从事植物基因工程的研究。通信地址：450002河南省郑州市农业路1号河南省农科院园
艺所，Tel：0371-65713114，E-mail：qiangzh76@163.com。
收稿日期：2008-07-21，修回日期：2008-08-26。
几种槭属植物亲缘关系的ITS序列分析
张 强,王慧娟,李艳敏,王利民,孟月娥,赵秀山
（河南省农业科学院园艺研究所，河南郑州450002）
摘 要:为了选择适宜挪威槭“皇家红”嫁接的砧木,笔者对槭属植物的8个种(含变种)核糖体DNA内
转录间隔区(ITS)序列进行了PCR扩增和序列分析,扩增出约 750bp左右的的序列(包含完整的 ITS1、
5.8S和 ITS2序列及部分 18S和 26SrRNA基因片段。各样品的 ITS1长度为 221~236bp,ITS2为
231~237bp,含有多个特异性信息位点。并利用ITS序列为依据对8种槭属植物系统发育进行分析,从分
子水平上阐明了8种槭属植物的亲缘关系,为挪威槭“皇家红”嫁接生产中适宜砧木的选择提供了理论
依据。
关键词:槭属;ITS;亲缘关系;系统发育
中图分类号:S792.35 文献标识码:A
ThePhylogeneticRelationshipsofEightAcerSpeciesBasedon
EvidencesfromITSSequences
ZhangQiang,WangHuijuan,LiYanmin,WangLimin,MengYue’e,ZhaoXiushan
(InstituteofHorticultureScience,HenanAcademyofAgricultureScience,ZhengZhou450002)
Abstract:InanatempttoconfirmtheappropriaterootstockforthegraftingofAcerPlatanoides‘Royal
Red’,thesequencesofnrDNAITSfromeightvarietiesofAcerspecieswereanalyzedbyPCRamplification
andsequencing.ThesequencesofPCRproductswereabout750bpincludingthewholeITS1,5.8S,ITS2
sequenceandpartial18S,26SrRNAgenefragment.ThelengthofITS1andITS2sequenceswere221-
236bpand231-237bprespectively.ThereweredistinctvariantsitesbetweentheITSsequences.Phyloge-
neticanalysisofeightvarietiesofAcerspecieswascariedoutonthebasisofITSandthehomologyrelation
amongthemwaselucidatedfromthemolecularlevel,whichprovidethebasisfortheselectingofrootstockin
thegraftingofAcerPlatanoides‘RoyalRed’.
Keywords:AcerL,ITS,phylogeneticrelation,phylogeneticdevelopment
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面进行了研究，如同工酶分析[6,7]，ITS和trnL-F序列分
析[8,9]；AFLP分析[10]等，这为了解槭属植物的系统分类，
发育进化和种属特异性鉴定提供理论依据。
挪威槭“皇家红”，原产北欧，是挪威槭的一个变
种，该树种枝叶稠密，遮荫效果好，叶片终年保持栗红
色，树木主干笔直粗壮，树形优美。作为良好的园林美
化树种，它既可用于行道树，也可种植于公园、庭院中
点缀景色。同时，生长适应性较强，在中国的东北、华
北、西北及长江流域都可大量种植。目前，挪威槭“皇家
红”多采用一些乡土槭树品种作为砧木进行嫁接生产，
但由于砧木和接穗亲合度较低，产生了严重的大小脚
现象，这既降低了挪威槭“皇家红”的观赏价值，又使其
抗病，抵御自然灾害的能力下降。笔者利用ITS序列对
在河南适应性强，生长速度快的槭树品种与“皇家红”
之间的亲缘关系进行了分析，以期为挪威槭“皇家红”
的嫁接生产提供理论依据。
1材料和方法
1.1材料
实验于2007年9月至2008年3月在河南省农作
物新品种实验室进行。所用的8种槭属植物部分为河
南省农科院园艺研究所保存，部分取自北京。其种名和
来源见表1。用CTAB的方法提取基因组DNA。
1.2方法
1.2.1ITS序列扩增 扩增ITS区的引物序列为ITS5：
5’-GGAAGTAAAAGTCGTAACAAGG-3’，位于 18S
上，ITS3：5’-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3’，位于
26S上，由上海博尚生物公司合成。PCR反应体系：
DNA模板0.5μl，10×PCR缓冲溶液5μl，25mmol/L的
Mg2+4μl，特异引物 (20μmol/L)1μl，上游引物
(20μmol/L)1μl，10mmol/L dNTPs1μl，pfu Taq 酶
(5U/L)0.5μl，加水到总体积50μl。PCR程序：94℃预变
性 3min；94℃ 变 性 30s，50℃ 退 火 30s，72℃ 延 伸
1min，30个循环；72℃延伸7min，4℃保存。PCR产物
用AXYGEN公司的DNA凝胶回收试剂盒回收，回收
的产物用平末端克隆试剂盒加碱基A（北京，天根），连
接pGEM-Teasy载体，转化大肠杆菌，PCR筛选阳性
克隆。碱裂解法抽提质粒，用EcoRⅠ进行单酶切鉴定
后，重组质粒送上海博尚生物公司测序。
1.2.2ITS序列分析 用DNAStar软件对获得的ITS序
列进行多重比较分析，并构建其分子进化树。
2结果和分析
2.1槭属植物ITS序列比较
利用扩增ITS区的通用引物ITS5和ITS3，以8
种槭属植物的基因组DNA为模板，PCR扩增出750bp
左右的条带（图1）。测序结果表明，750bp的序列包含
有完整的核糖体内转录间隔区序列（ITS1和ITS2）和
完整的5.8S，及部分18S和26SrRNA基因序列。用
DNAStar软件对8种槭属植物的ITS序列进行多重比
较分析，发现槭属植物8种材料完整的5.8S及部分
18S和26SrRNA基因序列完全相同，而核糖体内转录
间隔区序列（ITS1和ITS2）则具有多态性，存在129个
变异位点（图2）。挪威槭“皇家红”与挪威槭相比，仅有
一个变异位点碱基G的缺失，从分子水平上证明了
“皇家红”是挪威槭的一个红叶变种。
槭属植物8种材料的ITS长度和GC含量也存在
较大差异，ITS1为 221~236bp，ITS2为 231~237bp，其
GC含量的变异范围分别是 61.11%~65.3%和 60.61%
~65.81%（表2），从中可以看出槭属植物ITS1区的进
表1槭属8种植物材料来源
图18种槭属植物TS序列PCR扩增
注：泳道1为DL2000DNAmarker；泳道2~9为7种槭属植物的
ITS序列扩增。
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表28种槭属植物的ITS长度及其GC含量
图28种槭属植物的ITS序列的多重比较
注：带有下划线的部分表示槭属植物的ITS1和ITS2序列。
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化速度要明显快于ITS区域。而且，槭属植物的ITS长
度与其GC含量并不对等，比如红花槭和银槭的ITS
长度最短，但其GC含量在8种槭属植物最高。
2.2槭属植物的ITS序列分析及系统进化树构建
从构建的8种槭属植物的系统进化树（图3）可以
看出，总的来讲，挪威槭“皇家红”与挪威槭、平基槭、五
角枫的亲缘关系较近而聚为一类，而与复叶槭、银槭、
红花槭和三角枫的亲缘关系较远。其中，挪威槭“皇家
红”与挪威槭亲缘关系最近，同源性达到了99.9%，与
平基槭、五角枫的同源性则分别达到了 99.5%和
99.1%。银槭与红花槭的同源性也很近，两者的同源性
达到了99.3%。
3讨论
ITS序列是研究许多被子植物类群系统与进化的
重要分子标记，不仅可以解决科、亚科、族、属、组内的
系统发育和分类问题，还可用于重建多倍体复合体的
网状进化关系，探讨异源多倍体的起源过程[11]。研究利
用ITS序列对适宜河南栽培、生长速度快的8种槭属
植物与挪威槭“皇家红”的亲缘关系进行了分析，揭示
了这8种槭属植物在槭树系统发育过程中的相互关
系，进一步明确了其亲缘关系的远近，为挪威槭“皇家
红”的嫁接生产提供了理论依据。理论上讲，挪威槭“皇
家红”作为挪威槭的变种，它应该和挪威槭类的植物有
更高的亲缘关系，分子水平上的研究也证明了这一点，
这也与挪威槭“皇家红”是挪威槭红叶变种的结论相
符。
Suh等[8]和田欣等[9]的研究结果都表明挪威槭与五
角枫、元宝槭有高度的同源性；刘海学[6]对槭树过氧化
物酶同工酶分析结果表明，五角枫与复叶槭的亲缘关
系较远，而与平基槭（元宝槭）的亲缘关系较近；王慧娟
等[7]对槭属六种植物过氧化物酶同工酶分析结果也表
明平基槭（元宝槭）与复叶槭亲缘关系较远，而与挪威
槭亲缘关系比较近。这与笔者的研究结果相符合。
虽然分子水平上系统发育研究已经表明了平基
槭、五角枫与挪威槭“皇家红”同源性较高，但这两种槭
属植物在“皇家红”嫁接生产中的表现如何，是否也存
在“大小脚”现象，还需要实践的进一步检验。
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