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红树科木榄属(Bruguiera)植物在中国主要有三个种,分别是木榄(B.gymnorrhiza)、海莲(B.sexangula)和尖瓣海莲(B.sexangulavar.rhynchopetala)。三种红树植物在形态上差异较小,尤其是尖瓣海莲部分形态特征与海莲相似,部分特征接近木榄,所以尖瓣海莲的分类地位较难确定,在学术交往中,一些研究者认为尖瓣海莲是海莲的变种,另一些学者则认为尖瓣海莲是海莲和木榄的杂交种。本研究以海南东寨港红树林保护区的木榄、海莲和尖瓣海莲为对象,以花器官形态学特征,种间杂交亲和性,ISSR分子标记和基因序列比对等方法对三种红树植物的遗传变异水平,亲缘关系和尖瓣海莲的分类地位进行深入的探讨,主要研究结果如下:
(1)花器官形态学比较:对即将开放的花形态观察发现木榄花的柱头低于花瓣,海莲花的柱头高出花瓣而尖瓣海莲花的柱头与花瓣顶端基本持平,其相对高度分别为1.007±0.015,1.056±0.021和0.847±0.023,双尾t检验表明三个数据间差异极显著(P<0.01)。
(2)种间杂交亲和性:用醋酸洋红染色法鉴定三种植物的花粉活力均大于90%。人工杂交授粉后通过对花粉的萌发状况观察表明木榄、海莲和尖瓣海莲之间种间亲和性极低。
(3)基因组DNAISSR分子标记:从81条ISSR引物中筛选出18条能获得清晰多态性条带和反应稳定的引物。共扩增出142个条带,其中多态性条带有109条,多态百分率为76.2%。利用Nei指数计算木榄—海莲,海莲—尖瓣海莲和木榄—尖瓣海莲的遗传相似性(GS)分别为0.43、0.55和0.50。根据UPGMA统计方法海莲和尖瓣海莲松散聚为一组,木榄单独一组。
(4)DNA序列比对:对木榄、海莲和尖瓣海莲的18S核糖体RNA基因(18SrRNA),线粒体RNA成熟酶R(matR)和叶绿体RNA成熟酶K(matK)基因以及核基因组内转录间隔区(nrDNAITS)部分片段(包括ITS2全片段序列,5.8SRNA和26SRNA部分基因片段)克隆并测序。结果表明三种红树植物的matK基因所测片段序列完全一致;18SrRNA所测片段序列有10个多态性位点,多态百分率0.58%;matR所测片段序列有9个多态性位点,多态百分率0.54%,9个碱基变异位点中有8个位点引起了氨基酸的差异,氨基酸多态百分率为1.43%;木榄和海莲的nrDNAITS2区序列完全一致,而同尖瓣海莲有23个碱基的差异,占全序列的5.9%。比对结果采用邻接法(NJ)作图。
上述形态学,繁殖生物学和分子生物学的证据表明,三种红树植物存在着种间不亲和性且遗传相似性系数处于种间的水平。所以我们认为将尖瓣海莲作为木榄属内的一个种可能更合适。