论文部分内容阅读
秋海棠属是秋海棠科的主体,是世界著名的观赏花卉,该属植物种类繁多,形态变异多样,导致种类的系统放置混乱,近缘种类鉴定困难。利用DNA条形码实现物种快速准确的鉴定技术具有不受形态特征约束的优势,为秋海棠属植物的分类鉴定提供了新的方法。本研究选择三个叶绿体候选片段(rbcL、matK、trnH-psbA)和核基因ITS对中国秋海棠属26种136个个体进行了分析,从引物通用性、序列变异率、物种鉴别率等方面评价DNA条形码技术在中国秋海棠属中的应用效果,并筛选适合中国秋海棠属植物鉴定的DNA条形码,主要结果和结论如下:
引物通用性方面,trnH-psbA扩增成功率较高,rbcL、matK和ITS扩增成功率较低,尽管本文对四个候选片段的PCR反应条件进行了优化,其扩增成功率依然较低,测序成功率也未达到100%,这可能是因为样品DNA模板的质量较差或实验技术方面的问题。因此,四个候选条码在秋海棠属植物中的引物通用性是否偏低或者有其特殊性还需要进一步探索。
序列变异率方面,三个叶绿体片段的变异/信息位点较少,占序列全长的百分比不超过4%,种内和种间平均遗传距离很小,不存在“barcoding gap”。核基因ITS/ITS2的变异/信息位点占序列全长的百分比超过30%,种内和种间平均遗传距离最大,存在“barcoding gap”。Wilcoxon秩和检验结果显示四个候选片段以及ITS2的种内距离变异差异不显著,五个DNA片段种间距离变异差异大小顺序为ITS2>ITS>rbcL>matK>trnH-psbA。
物种鉴别率方面,三个叶绿体片段的物种正确鉴定率低于20%,rbcL+matK和三个片段联合分析的物种正确鉴定率不超过30%,这可能是由于三个叶绿体片段在秋海棠属中进化速率慢、谱系分化不完全或是秋海棠属自身物种分化时间短等生物学原因导致。相比于叶绿体片段,核基因ITS及包含有ITS片段的联合分析物种正确鉴定率高达100%,能很好地区分秋海棠属的不同种类,可考虑作为秋海棠属DNA条形码鉴定的标准条码。但ITS存在引物通用性较低、存在poly-A结构、序列多拷贝且变异位点众多导致比对困难等问题仍有待解决。ITS2物种鉴定能力与ITS相比虽然支持率有所降低,但物种鉴定率也达到95%以上,如果ITS2能够克服ITS所存在的问题,那么ITS2可以替代ITS作为秋海棠属植物的DNA条形码,是ITS的一个有效的补充片段。支持中国生命条形码联盟植物工作组建议将核基因ITS/ITS2纳入种子植物DNA条形码核心片段中的观点。