植物DNA條形碼序列篩選與鑒定研究——以裸子植物、薔薇科和大戟科為例.pdf

1、DNA條形碼是指用短的、標(biāo)準(zhǔn)的DNA序列作為物種標(biāo)記來(lái)鑒定物種的一種新技術(shù)，它是傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)分類(lèi)的有效補(bǔ)充。目前，植物類(lèi)群中DNA條形碼的研究和應(yīng)用尚處于探索階段，篩選候選片段、進(jìn)而確定通用條形碼是當(dāng)前植物條形碼研究的首要任務(wù)。為了評(píng)估候選條形碼在植物中的通用性，本文選取了植物主要類(lèi)群之一裸子植物門(mén)作為取樣對(duì)象進(jìn)行研究。此外，由于DNA條形碼的應(yīng)用主要集中在屬內(nèi)物種水平，因此本文還專(zhuān)門(mén)針對(duì)被子植物門(mén)中薔薇科和大戟科兩個(gè)具體類(lèi)群進(jìn)行小范圍研

2、究，進(jìn)而加快植物標(biāo)準(zhǔn)DNA條形碼的確定，促進(jìn)植物完整條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。綜合實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果，得出的主要結(jié)論如下：
　　 （1）基于擴(kuò)增效率、種內(nèi)種間遺傳距離、“DNA barcoding gap”和物種鑒定能力四個(gè)篩選標(biāo)準(zhǔn)，本文評(píng)估了七個(gè)DNA片段（psbA-trnH，rbcL，matK，rpoB，rpoCl，ITS和ITS2）對(duì)裸子植物鑒定的有效性。研究結(jié)果表明ITS2是所選片段中最適合鑒定裸子植物的條形碼。為了進(jìn)一步驗(yàn)證ITS

3、2對(duì)裸子植物的鑒定能力，我們擴(kuò)大了樣本范圍對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。對(duì)于涵蓋12科80屬502種的888個(gè)樣本，ITS2的正確鑒定效率在種水平和屬水平分別達(dá)到73％和98％。
　　 （2）以薔薇科植物為研究對(duì)象，本文分別對(duì)四個(gè)DNA片段（rbcL，matK，rpoCl和ITS2）的擴(kuò)增成功率、遺傳距離差異、“DNA barcoding gap”和物種鑒定能力四個(gè)方面進(jìn)行了評(píng)估和比較。研究結(jié)果表明ITS2是所評(píng)估DNA片段中最有潛力的DNA條

4、形碼。為了進(jìn)一步檢驗(yàn)ITS2對(duì)薔薇科植物鑒定的有效性，本文基于一個(gè)更大的樣本量對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)于來(lái)自96屬893種的1410個(gè)樣本，ITS2可以將其78％的樣本正確鑒定到種，屬水平的鑒定成功率達(dá)到100％。此外，本文還專(zhuān)門(mén)針對(duì)薔薇科中12個(gè)富含密切相關(guān)種的屬進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，除了Amelanchier，Alchemilia和Rosa之外，ITS2對(duì)其他九個(gè)屬均有較高的物種鑒定成功率（69％-97％）。對(duì)于含有大T100個(gè)物種的屬（C

5、liffartia，Prunus和Rubus），ITS2仍能正確鑒定>70％的物種。
　　 （3）通過(guò)對(duì)大戟科植物四個(gè)DNA條形碼候選序列rbcL，matK，ITS和ITS2在種內(nèi)種間遺傳距離差異，“DNA barcoding gap”以及物種鑒定能力等方面的評(píng)估和比較，結(jié)果表明，ITS/ITS2非常適合鑒定大戟科植物。為了證明ITS/ITS2的鑒定能力，本文在擴(kuò)大樣本量的基礎(chǔ)上對(duì)這兩個(gè)片段進(jìn)行了進(jìn)一步評(píng)估，對(duì)于大戟科66屬87

6、1種的1183個(gè)樣本，ITS/ITS2可以成功鑒定大于90％的種以及100％的屬。此外，本文還專(zhuān)門(mén)研究了ITS，ITS2對(duì)大戟科中七個(gè)屬（Andrachne，Mallotus，Euphorbia，Croton，Phyllanthus，Macaranga and Glochidion）的鑒定能力。結(jié)果表明，ITS/ITS2對(duì)七個(gè)屬均有較高的物種鑒定成功率（68％-100％）。對(duì)于Euphorbia和Croton兩個(gè)屬，每個(gè)屬的物種數(shù)均大于