全 文 ：书几种野牡丹属植物系统发育关系的初步研究
*
代色平1 刘连海1 吴 伟2
(1． 广州市园林科学研究所，广东 广州 510405;2． 中国科学院华南植物园，广东 广州 510605)
摘要 采用 nr ITS和叶绿体基因间隔区 trnL-trnF的序列，初步研究分布于广东省的野牡丹属的 6 个物
种，即展毛野牡丹( Melastoma normale) 、野牡丹( M． candidum) 、多花野牡丹( M． affine) 、细叶野牡丹( M． in-
termedium) 、地稔( M． dodecandrum) 、毛稔( M． sanguineum) 和 1 个原产印度的印度野牡丹( M． malabathri-
cum) 及其白花变种( M． malabathricum var． alba) 的遗传关系。结果表明，展毛野牡丹、野牡丹、多花野牡丹、
细叶野牡丹和毛稔这 5 个物种具有完全一样的 nr ITS和叶绿体基因间隔区 trnL-trnF序列，表明它们之间存
在非常近的亲缘关系。印度野牡丹在 nr ITS序列上与前 5 个物种序列相同，但在叶绿体 trnL-trnF序列上具
有 1 个碱基的差异，表明它与这些物种之间存在非常近缘的关系。地稔与其他几个物种无论在 nr ITS 序列
还是在叶绿体 trnL-trnF序列上都差异甚大。
关键词 野牡丹属;遗传关系; nr ITS序列;叶绿体 trnL-trnF序列
中图分类号:S718． 46 文献标识码:A 文章编号:1006 － 4427(2013)04 － 0007 － 04
Compare Study on Phylogenetic Ｒelationships among Several Species
in Melastoma (Melastomaceae)
DAI Seping1 LIU Lianhai1 WU Wei2
(1． Guangzhou Institute of Landscape Gardening，Guangzhou，Guangdong 510405，China;
2． South China Botanical Garden，Chinese Academy of Sciences，Guangzhou，Guangdong 510605，China)
Abstract In this study，nuclear ribosomal internal transcribed spacer (nr ITS)and chloroplast trnL-trnF
sequences were used to clarify the relationships of seven species in Melastoma，which include six species from Chi-
na and one species from India． The results showed that M． normale，M． candidum，M． affine，M． intermedium
and M． sanguineum had identical nr ITS and chloroplast trnL-trnF sequences，suggesting their close relationships．
M． malabathricum and its variety possessed identical nr ITS sequences with the five species，but differed from them
by one nucleotide substitution in chloroplast trnL-trnF sequences，implying close relationships among them． M． do-
decandrum was substantially different from other species in both nr ITS and chloroplast trnL-trnF sequences．
Key words Melastoma;genetic relationship;nr ITS sequence;c hloroplast trnL-trnF sequence
野牡丹科(Melastomataceae)植物是分布于热带和亚热带地区的一个大科，全世界约有 240 属，3 000 余
种，我国有 25 属，160 余种［1］。野牡丹属(Melastoma)属野牡丹科，是一个典型的热带亚洲至热带澳洲分布
式样的属，约 100 种，分布于亚洲南部至大洋洲北部以及太平洋诸岛，其分布中心在东南亚［2］。我国有 9 种
及 1 变种，其中有 2 个特有种及 1 变种，以广西、广东种数最多［3］。目前开展了野牡丹属资源收集和评
7广 东 林 业 科 技 2013 年第 29 卷第 4 期
* 基金项目:广东省科技项目(2008B021500005) ;广东省科技项目(2009B050700046) ;广州市条件建设项目(2060502) ;广东省热带亚热
带植物资源重点实验室开放课题(plant01k04)。
第一作者:代色平(1975-) ，女，博士，风景园林高级工程师，主要从事野生花卉及新优园林新品种引进开发和园林景观生态研究，E-mail:
383856367@ qq． com。
价［4-8］、栽培应用［9］、组织培养［10-13］、传粉生物学［14］、种子特性［15］等研究。关于野牡丹科的系统发育研究目
前主要集中在属以上水平［16-18］，未见有对野牡丹属物种之间系统发育关系的报道。本研究收集了 6 个分布
于广东省的野牡丹属物种，即展毛野牡丹(M． normale)、野牡丹(M． candidum)、多花野牡丹(M． affine)、细
叶野牡丹(M． intermedium)、地稔(M． dodecandrum)、毛稔(M． sanguineum)和 1 个原产印度的印度野牡丹
(M． malabathricum)及其白花变种(M． malabathricum var． alba) ，扩增并测定了它们的 nr ITS和叶绿体基因
间隔区 trnL-trnF的序列，旨在初步分析这些物种间的遗传关系。
1 材料与方法
1． 1 试验材料
本研究所用植物材料均采自广东省广州市园林科学研究所的野牡丹科植物种质圃。采集新鲜叶片在硅
胶中干燥以进行 DNA提取。凭证标本保存在广州市园林科学研究所。
1． 2 总 DNA提取、PCＲ与序列测定
总 DNA提取采用 CTAB法［19］。使用通用引物 ITS-4 和 ITS-5［20］，扩增各物种的整个 ITS区域(包括 ITS-
1，5． 8 S rＲNA 基因和 ITS-2) ，使用通用引物 trn-c和 trn-f［21］，扩增各物种的叶绿体基因间隔区 trnL-trnF。扩
增反应体积为 50 μL，其成分为:10 ng DNA 模板，2． 5 mmol /L MgCl2，0． 2 mmol /L dNTPs，1 × buffer，0． 25
μmol / L引物，1 μg /μL BSA，5% DMSO，2 U的 Taq DNA 聚合酶(TAKAＲA)。扩增程序为:94 ℃，2 min预变
性。循环温度 94 ℃，0． 5 min;55 ℃，1 min;72 ℃，1 min;30 次重复。最后 72 ℃延伸 8 min。扩增产物经
1． 0%琼脂糖凝胶电泳后采用 DNA回收试剂盒(广州玻尔)切胶纯化，按照说明书上的步骤进行操作。序列
测定在 ABI 377 DNA自动测序仪(Applied Biosystems，美国制造)上完成，采用扩增引物直接测序。序列数据
已上传至 GenBank数据库中，序号见表 1。
表 1 野牡丹属 7 物种及其 GenBank收录号
物种
GenBank 收录号
nr ITS trnL-trnF
展毛野牡丹(M． normale) GQ265876 G 265884
野牡丹(M． candidum) GQ265877 GQ265885
多花野牡丹(M． affine) GQ265878 GQ265886
细叶野牡丹(M． intermedium) GQ265879 GQ265887
毛稔(M． sanguineum) GQ265882 GQ265890
印度野牡丹(M． malabathricum) GQ265880 GQ265888
印度野牡丹白花变种(M． malabathricum var． alba) GQ265881 GQ265889
地稔(M． dodecandrum) GQ265883 GQ265891
1． 3 序列分析
获得的各物种序列在 SeqMan(DNASTAＲ)上直接进行比对分析。
2 结果与分析
2． 1 7 种野牡丹属植物的 nr ITS 序列
本研究测定的野牡丹属 7 个种及 1 个变种的 nr ITS序列的变异位点见表 2。在这 7 个物种中，除地稔外
其他 6 个物种的 nr ITS序列长度为 641 bp，并且序列完全相同。地稔的nr ITS序列长度均为 642 bp。与其他
几个物种相比，地稔的 nr ITS序列有 5 个碱基替代和 1 个 1 bp的插入。
8 代色平等: 几种野牡丹属植物系统发育关系的初步研究
表 2 野牡丹属 7 物种 nr ITS序列的变异位点
物种
变异位点
7 214 220 445 457 458
展毛野牡丹 (M． normale) A － C T T T
野牡丹 (M． candidum) A － C T T T
多花野牡丹 (M． affine) A － C T T T
细叶野牡丹 (M． intermedium) A － C T T T
毛稔 (M． sanguineum) A － C T T T
印度野牡丹 (M． malabathricum) A － C T T T
印度野牡丹白花变种(M． malabathricum var． alba) A － C T T T
地稔 (M． dodecandrum) T C T C C G
2． 2 7 种野牡丹属植物的叶绿体 trnL-trnF序列
在这 7 个物种的叶绿体 trnL-trnF序列中，总共有 4 个变异位点(表 3)。展毛野牡丹、野牡丹、多花野牡
丹、细叶野牡丹和毛稔的叶绿体 trnL-trnF 序列完全相同。印度野牡丹及其白花变种序列相同，它们与除地
稔外的中国野牡丹属植物在 760 位有 1 个碱基的不同。与 nr ITS序列一致，地稔与其他物种差异最大，与印
度野牡丹有 3 个碱基的不同，与其他野牡丹属植物有 4 个碱基的不同。
表 3 野牡丹属 7 物种叶绿体 trnL-trnF序列的变异位点
物种
变异位点
380 619 760 766
展毛野牡丹(M． normale) C T T A
野牡丹(M． candidum) C T T A
多花野牡丹(M． affine) C T T A
细叶野牡丹(M． intermedium) C T T A
毛稔(M． sanguineum) C T T A
印度野牡丹(M． malabathricum) C T C A
印度野牡丹白花变种(M． malabathricum var． alba) C T C A
地稔(M． dodecandrum) T G C C
3 结论与讨论
展毛野牡丹、野牡丹、多花野牡丹、细叶野牡丹和毛稔 5 个物种的 nrITS 序列和叶绿体 trnL-trnF 序列一
样，表明它们之间存在非常近的亲缘关系。从形态特征上来看，这些物种在形态上尤其是生殖器官的特征上
非常相似，雄蕊异型，5 长 5 短，种子多数小，弯曲。表明这些物种可能是同一个物种，或者代表着非常年轻
的物种，从分子证据上为野牡丹属传统分类争议提供佐证。有研究认为本属植物包括 50 ～ 100 个物种［22-23］，
但在 Meyer［24］最新修订中被识别的物种只有 22 种。在中国，野牡丹属有 9 个物种，根据中国植物志中文版
介绍，主要分布在长江以南［22］。然而，中国植物志英文版只认可 5 个物种，认为展毛野牡丹、多花野牡丹、印
度野牡丹以及野牡丹应归于新成立的野牡丹(M． malabathricum)这一个种［25］。另外 2 个物种，紫毛野牡丹
和枝毛野牡丹，在中文版中被描述为海南岛特有物种。然而，前者被认为是误用了海南毛稔的标本，而后者
在英文版本的植物志中则没有被确认［25］。另一方面，也表明野牡丹科植物的 nr ITS和叶绿体 trnL-trnF序列
比较保守。
印度野牡丹在 nr ITS序列上与前 5 个物种序列相同，但在叶绿体 trnL-trnF序列上具有 1 个碱基的差异，
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表明它与这些物种之间存在非常近的亲缘关系。
在所研究的物种中，地稔与其他几个物种无论在 nr ITS 序列还是在叶绿体 trnL-trnF 序列上都差异甚
大，是一个相对孤立的物种，从形态上看，它属于草本，而其他植物均属于灌木或木本，是否将它提升到一个
新的属值得进一步研究。未来的研究可考虑采用一些低拷贝的核基因序列来解决它们之间的系统发育关
系。
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