【摘 要】
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黑三棱属是水生植物的重要类群,广泛分布于北半球的温带和寒带地区。厘清黑三棱属的系统发生关系,有助于推断黑三棱属的演化历史,从而深入了解北温带水生植物的起源与进化。本研究对曲轴黑三棱进行转录组测序,并基于转录组开发适用于黑三棱属的单拷贝核基因,利用具有不同遗传背景的分子标记,即单拷贝核基因和叶绿体基因片段,在广泛取样的基础上,分别对黑三棱属进行系统发生重建,探讨种间系统发生关系和部分种或亚种的分类学
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黑三棱属是水生植物的重要类群,广泛分布于北半球的温带和寒带地区。厘清黑三棱属的系统发生关系,有助于推断黑三棱属的演化历史,从而深入了解北温带水生植物的起源与进化。本研究对曲轴黑三棱进行转录组测序,并基于转录组开发适用于黑三棱属的单拷贝核基因,利用具有不同遗传背景的分子标记,即单拷贝核基因和叶绿体基因片段,在广泛取样的基础上,分别对黑三棱属进行系统发生重建,探讨种间系统发生关系和部分种或亚种的分类学地位。主要结果如下:1.曲轴黑三棱的转录组测序得到了共646.66 M的高质量数据,经过Trinity软件拼接后共得到152111条可信度较高的转录本,其中表达量低的转录本长度相对较长。与Swiss-Prot等各大数据库比对,共有52.18%（79376条）的转录本得到注释信息。2.利用曲轴黑三棱的转录组,成功开发出3个扩增效果良好且具有多态性的单拷贝核基因位点。这3个核基因位点比叶绿体基因片段具有更多的信息位点和更高的分辨率,为黑三棱属的系统发生学研究提供了有力工具。3.对16种黑三棱的83个样品进行系统发生重建,显示黑三棱属分为2大分支,分支Ⅰ包括3种黑三棱S.eurycarpum、S.erectum和S.stoloniferum,分支Ⅱ包括其余13种黑三棱。分支Ⅱ由两个分支组成,一个分支包括3种黑三棱S.natans、S.hyperboreum和S.probatovae,另一个分支包括10种黑三棱,可进一步细分为四个亚分支:S.americanum+S.androcladum、S.gramineum+S.fluctuans、S.fallax+S.subglobosum、S.japonicum+S.glomeratum+S.emersum+S.angustifolium,但这四个亚分支的系统发生关系存在核-质不一致现象。4.对各分支内部的系统发生关系进行进一步分析,发现种S.eurycarpum和S.emersum都不是单系类群,其分类地位有必要进一步研究;亚种S.erectum subsp.microcarpum、S.emersum subsp.acaule和S.stoloniferum subsp.choui分别自成一支并且与原种亲缘关系较远,因此提议原先的合并处理不妥,应分别重新独立为种S.microcarpum、S.acaule、S.choui。
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