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科研進(jìn)展
昆明植物所在人參屬植物分類和系統(tǒng)演化研究上取得進(jìn)展 文章來源:資源植物與生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 | 發(fā)布時(shí)間：2020-06-11 | 作者:周明媚，潘躍芝 | 瀏覽次數(shù)： | 【打印】 【關(guān)閉】 人參屬 (Panax) 為五加科 (Araliaceae) 的一個(gè)小屬，約有10-18個(gè)種。其中，作為著名藥用植物的三七 (P. notoginseng)，至今沒有野生群體被發(fā)現(xiàn)，因此其野生近緣種是三七品種改良潛在的資源寶庫。但是，由于生殖器官形態(tài)上的保守和營養(yǎng)器官形態(tài)上的多樣化，三七野生近緣種的分類和物種鑒定一直存在困難和爭議。 中國科學(xué)院昆明植物研究所特色觀賞植物新品種選育與產(chǎn)業(yè)化示范團(tuán)隊(duì)物種瀕危機(jī)制與群體遺傳學(xué)研究組，對(duì)分布于云南東南部及周邊地區(qū)的人參屬植物進(jìn)行了野外資源調(diào)查和材料采集。基于多基因序列數(shù)據(jù)，對(duì)所采集的人參屬植物進(jìn)行聚類分析，并結(jié)合形態(tài)性狀，探討了三七及其野生近緣種的分類、親緣關(guān)系及遺傳多樣性問題，結(jié)果表明：（1）屏邊三七 (P. stipuleanatus) 和三七易與其它近緣種區(qū)別，而傳統(tǒng)竹節(jié)參范疇的類群，遺傳變異大，遺傳組分復(fù)雜，形態(tài)特征存在過渡性變異，難以區(qū)別和鑒定；（2）姜狀三七 (P. zingiberensis) 及竹節(jié)參類的某些樣本，在根狀莖或小葉片形態(tài)上存在與中國植物志所描述特征不相符的情況，但DNA數(shù)據(jù)的綜合分析，確定了這些類群的分類群屬性；（3）采自老撾的一個(gè)樣本在形態(tài)特征及遺傳成分上與栽培三七高度相似，其是否是栽培三七的野生個(gè)體或者近緣類群還有待進(jìn)一步研究；（4）與三七相比，其野生近緣種的遺傳多樣性相對(duì)較高。以上研究結(jié)果以“Panax species identification with the assistance of DNA data”發(fā)表在Genetic Resources and Crop Evolution上。
圖1 三七及其野生近緣種各個(gè)類群的形態(tài)特征
圖2 基于聯(lián)合的nDNA片段對(duì)三七及其野生近緣種129個(gè)樣本的PCoA分析 在人參屬中，羽葉三七復(fù)合群（P. bipinnatifidus complex）包含了分布于喜馬拉雅及中國中、南部地區(qū)，除假人參 (P. pseudoginseng)、三七及屏邊三七之外的其它人參屬植物。該復(fù)合群在中國西南及其周邊地區(qū)重疊分布，類群間主要的分類特征是根狀莖和葉片的差異。但是由于這些特征常常存在過渡性變異，所以實(shí)際的鑒定工作和分類學(xué)研究還存在很大的問題和困難。之前基于DNA分子片段或AFLP標(biāo)記的研究結(jié)果并不強(qiáng)烈支持不同分類系統(tǒng)依據(jù)形態(tài)特征劃分的種或變種的分類地位。 該課題組對(duì)中國西南地區(qū)羽葉三七復(fù)合群18個(gè)采集點(diǎn)的100個(gè)個(gè)體進(jìn)行簡化基因組測序（ddRAD-seq），基于RAD數(shù)據(jù)構(gòu)建的ML樹顯示的親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近與已有的分類處理基本吻合：即，姜狀三七、越南三七 (P. vietnamensis) 各自為單系分支，且兩者形成姐妹群；而對(duì)于傳統(tǒng)竹節(jié)參范疇的類群，根狀莖呈竹鞭狀的樣本聚為P. wangianus分支，根狀莖呈串珠狀的類群聚為P. bipinnatifidus分支。這一聚類分析結(jié)果表明，在這些類群的分類鑒定中，把根狀莖的形態(tài)作為分類依據(jù)可能比葉片更可靠。另外，綜合運(yùn)用Network、STRUCTURE、PCoA、D-statistic方法對(duì)羽葉三七復(fù)合群的群體學(xué)分析結(jié)果推斷，該復(fù)合群的不同居群間皆存在一定程度的遺傳分化，存在地理隔離的居群間的遺傳分化顯著，而不存在明顯地理隔離的居群間有局部基因交流發(fā)生。以上研究結(jié)果以“Resolving complicated relationships of the Panax bipinnatifidus complex in southwestern China by RAD-seq data”發(fā)表在Molecular Phylogenetics and Evolution上，博士研究生周明媚為第一作者，龔洵研究員和潘躍芝高級(jí)工程師為通訊作者。 以上研究工作均得到了國家自然科學(xué)基金（31570339）的支持。
圖3 由58050 SNPs構(gòu)建的ML樹
圖4 由2436 SNPs構(gòu)建的羽葉三七復(fù)合群的網(wǎng)狀關(guān)系圖 （責(zé)任編輯：李雪）
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