胡颓子属(Elaeagnus)的DNA条形码与分子系统发育研究

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胡颓子属(Elaeagnus Linn.)隶属于胡颓子科(Elaeagnaceae),约有90种,主要分布于东亚。中国是该属的现代分布中心,约有67种。胡颓子属植物经济价值高。该属是一个分类困难的类群,部分物种关系混乱、种类划分不清,分子系统学方面的研究几为空白,系统学研究问题较多。系统学问题不清楚,直接影响和制约着胡颓子属植物的保护和可持续利用。本研究基于5个DNA片段数据,通过DNA条形码和分子系统发育研究,探讨了胡颓子属的绕分子鉴定和系统关系。进而根据分子系统学研究的结果,选择系统关系不清楚的第五分支,通过叶绿体基因组系统发育分析,尝试解决较低分类阶元和分类困难类群的系统发育关系。主要研究结果如下:  1、胡颓子属的DNA条形码研究  通过5个DNA片段,包括核心条形码rbcL+matK,候选核心条形码ITS和补充条形码trnH-psbA、psbK-psbI对胡颓子属39种5变种共194个个体开展DNA条形码研究。得到以下结论:单个片段的DNA条形码中,ITS的物种分辨力最高,而且引物通用性好,测序成功率高。而trnH-psbA、psbK-psbI的物种分辨力低,不适合作为胡颓子属的DNA条形码。在片段组合后,所有片段的组合和ITS+matK+rbcL的组合的鉴定率相当,考虑引物通用性、测序质量和物种鉴别力的综合因素以及研究成本,我们推荐ITS+matK+rbcL作为胡颓子属的DNA条形码。  2、胡颓子属的分子系统学研究  选取胡颓子属51种5个变种共60个个体为研究材料,基于marK、rbcL、trnH-psbA、psbK-psbI和ITS的序列数据,运用最大似然法(ML)和贝叶斯推论(BI)重建了胡颓子属的系统发育关系。主要研究结果如下:(1)胡颓子属为单系类群;(2)胡颓子属可以分为5个分支,有较高的支持率;(3)不支持传统分类将该属分为常绿和落叶两组的处理;(4)多毛类群不是一个单系;(5)常绿大花类群不是一个单系;(6)热带分布的第三分支的地位应受到重视;(7)第五分支内部之间的系统关系没有得到解决,应寻找进化速率更高的片段或更大数据量的叶绿体基因组数据来解析第五分支的系统关系。  3、胡颓子属第五分支叶绿体系统发育基因组学研究  基于5个DNA片段构建的分子系统发育框架,选取第五分支21种、第四分支1种作为外类群,基于全叶绿体基因组序列进行系统学分析。用最大似然法(ML)和贝叶斯推论(BI)构建了全叶绿体基因组序列和基因组不同区域的6组系统发育关系。结果显示,几种方法构建的系统树拓扑结构几乎一致,分为三个分支(5A、5B、5C)。编码区(coding region)在深度分支关系解决上给出了更高的支持率。结果表明运用叶绿体基因组序列,在极大地增加数据量后,主要分支之间的关系大都得到了较好的解决,分支内部的系统关系的解析上有了很大程度的提升。因此叶绿体系统发育基因组学是解决胡颓子属属内低级阶元系统关系的有效手段。
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