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张永辉等
, 2011,
基于
ITS
和
cpDNA
序列的中国野生葡萄分子系统进化
,
分子植物育种
Vol.9 No.78 (doi: 10.5376/mpb.cn.2011.09.0078)
1571
个
(
孔庆山
, 2004)
。在过去的几十年里从形态学
(
李
朝銮等
, 1996)
、孢粉学
(
刘三军等
, 1997)
、解剖学
(
何
永华等
, 1994)
、生物化学
(
马之胜和贺普超
, 1998)
和
分子标记技术
(
张立平等
, 1998)
等方面对中国野生
葡萄的分类和亲缘关系进行了大量的研究。由于葡
萄属内种间性状的过渡类型和种内多型性现象比
较常见，加之分类学者对种或变种等的分类标准意
见不一，使得我国原生的葡萄属植物种类的具体数
目尚无公认的定论
(
孔庆山
, 2004)
。
近期，
DNA
序列分析被用于葡萄属植物的系统
进化研究
(Tröndle et al., 2010)
，由于
DNA
序列分析
具有如下优点：
(1)
测定相对较快，能够获得大量性
状；
(2)
序列之间的可比性强，可通过
GeneBank
等
获取相关序列，对不同的序列进行比较；
(3)DNA
序列分析的软件和方法的不断创新和完善。目前，
植物的
cpDNA
序列和核糖体
IT
序列在植物类群的
系统发育研究中应用较多
(
汪小全等
, 1997)
。
叶绿体中的非编码区包括内含子
(rpl16, rps16,
rpoC1
等
)
和转录间隔区
(
atpF-atpH
,
trnH-psbA
,
trnL-trnF
等
)
，由于其在功能上受到限制较少，进
化速率较快，适用于较低分类阶元及其分化类群间
的系统学研究
(Shaw et al., 2005)
，已在甘草属、芍
药属等物种中用于属间和属内种间的系统进化研
究
(Kondo et al., 2007;
张金梅等
, 2008,
中国科学
C
辑
:
生命科学
, 38(12): 1166-1176)
，并在棱果沙棘
中用于检测杂种材料的母系血统来确定其起源
(Wang et al., 2008)
。
ITS
区是核糖体
DNA
中的转录间隔区，以数以
千万计的串联重复形式存在于一个或多个染色体
基因位点上，它位于
18S rDNA
、
5.8S rDNA
和
26S
rDNA
之间，包含被
5.8S rDNA
分隔开的
ITS1
和
ITS2
两个间隔序列。
ITS
在被子植物中为双亲遗传，由
于其
DNA
序列长度保守、基因组内一致和基因组间
可变等特点
(A´lvarez and Wendel, 2003)
，已在乌头
属、柑橘属等植物中用于系统进化研究来推断物种
的起源和亲缘关系
(Luo et al., 2005; Li et al., 2010)
。
本研究利用
3
个叶绿体转录间隔区
(
atpF-atpH
,
trnH-psbA
和
trnL-trnF
)
和核糖体基因组的
ITS
序列对
包括
16
个中国葡萄野生种及其近缘植物在内的
22
份材料构建系统进化树，来确定中国葡萄野生种及
其近缘植物间的亲缘关系，为中国野生葡萄资源的
遗传进化研究提供初步的理论依据。
1
结果与分析
1.1 cpDNA
序列分析
通过对中国野生葡萄及其近缘种
22
份材料的
cpDNA
片段
(
atpF-atpH
,
trnH-psbA
和
trnL-trnF
)
的
测序分析可知，
3
个
cpDNA
序列中，
trnT-trnL
简
约信息位点最多
(5.6%)
，
trnH-psbA
简约信息位点
最少
(0.46%)
，
GC
含量
27.9%~31.3%
。对
3
个
cpDNA
序列进行合并分析，合并后序列长度为
1938 bp
，其中变异位点为
113
个，简约信息位点
为
55
个
(
表
1)
。
1.2 cpDNA
聚类分析
为分析中国野生葡萄及其近缘种的系统发生
关系，以圆叶葡萄亚属的代克赛
(
V. rotundifolia
cv.
Dixie)
为外类群，采用最大简约法构建严格一致性
树
(Strict consensus tree)
。从
(
图
1)
可以看出：以圆叶
葡萄亚属为外类群，真葡萄亚属材料有
3
个主要分
枝，分枝
A
包括美洲种群的河岸葡萄和沙地葡萄，
分枝
B
包括欧亚种葡萄，分枝
C
包括中国葡萄野生
种，且欧亚种与中国葡萄野生种的亲缘关系较近，
这些样本之间的亲缘关系与其在不同大陆间的地
理分布一致。
表
1 3
个叶绿体转录间隔区序列片段的序列特征
Table 1 The cpDNA sequence characters of the three regions analyzed
DNA
片段
DNA fragment
序列比对长度
(bp)
Aligened length (bp)
变异位点数
Variable site
信息位点
Informative site
GC
含量
(%)
GC (%)
AtpF-atpH
614
17
3
31.3
TrnH-psbA
433
6
2
30.1
TrnT-trnL
891
90
50
27.9
Combined
1938
113
55
29.5