兰科植物是被子植物中最进化的类群和世界性大科之一,在全世界约有800属20 000～35 000种。兰科植物中可供药用的物种较多。由于生态环境遭破坏、过度采挖、科研滞后等因素,导致许多野生兰科药用植物的生境遭到破坏甚至丧失,野生兰科药用植物资源量急剧减少。兰科药用植物中的许多物种因其形态高度进化,物种之间仅有细微差异,从形态上对其进行鉴定较困难,急需寻求一种更高效的适宜用于鉴定兰科药用植物的方法。此研究运用DNA条形码分子鉴定法对兰科药用植物进行鉴定研究,探讨此分子鉴定法在鉴定兰科药用植物上的可行性,期望DNA条形码分子鉴定法能从分子水平支持兰科药用植物的传统形态分类,推动兰科药用植物鉴定研究。兰科药用植物是近年来开发的热点,重要问题之一就是生态适宜性问题,人们常常因所选择的引种地不适宜而使种植出的药材达不到药典规定的药材质量标准。鉴于这一现实问题,此研究期望寻求一种简便方法解决该问题,为兰科药用植物的引种提供科学支撑。此研究运用DNA条形码分子鉴定法对163份兰科药用植物样品进行DNA条形码分子鉴定研究,并运用为研究药用植物产地生态适宜性而开发的“药用植物全球产地生态适宜性区划信息系统”(GMPGIS)对其中较常用及珍稀濒危的19种兰科重要药用植物进行生态适宜性研究,并对在野外调查、鉴定及生态适宜性研究中发现的一种兰科齿唇兰属新种开展相关研究。1.兰科药用植物DNA条形码分子鉴定研究兰科药用植物形态分类困难,此研究运用DNA条形码分子鉴定方法从分子水平验证兰科药用植物的传统形态分类。以matK,psbA-trnH和ITS2序列作为DNA条形码对已进行过形态鉴定的49属135种163份兰科药用植物样品进行分子鉴定。经DNA提取,PCR扩增、双向测序及校对拼接后,将得到的序列在GenBank数据库中进行BLAST比对,然后运用MEGA 7.0软件中的Neighbor-joining(NJ)法构建物种系统进化树。结果表明:163份兰科重要药用植物样品均能成功提取DNA;matK,psbA-trnH和ITS2序列的PCR扩增效率分别为100%,100%和98.77%;此研究中共得到487条兰科药用植物DNA条形码序列,其中的345条序列在GenBank数据库中比对到了相应物种的序列,142条为新增序列,这些新提交到GenBank数据库中的兰科药用植物DNA条形码序列将进一步充实GenBank数据库中的物种序列信息,促进兰科药用植物的DNA条形码鉴定研究;运用NJ法,基于matK,psbA-trnH和ITS2这3种DNA条形码序列所构建的兰科药用植物系统进化树中,大部分物种都能单独聚为一支,聚在一起的属种可以成为亲缘关系研究的重点,所得出的兰科药用植物系统进化树能在一定程度上表明其中一些物种的亲缘关系远近;基于matK序列所构建的物种系统进化树要优于基于psbA-trnH和ITS2序列所构建的系统进化树;matK,psbA-trnH和ITS2序列在鉴定兰科药用植物过程中互为补充,DNA条形码分子鉴定法可用于辅助兰科药用植物的分类鉴定。在相关网站支持下,制作完成了此研究中得到的133种兰科药用植物的ITS2序列信息二维码,方便使用移动终端(Android手机、iPhone等)的用户获取对应物种的DNA条形码序列信息,为今后研究兰科药用植物提供便捷与研究基础。2.兰科药用植物生态适宜性研究由于人们对兰科药用植物需求量的增多,对其野生资源的采挖更加严重,因此急需开展生态适宜性方面的研究,找到物种的适宜生长区域,加大引种栽培,以栽培品代替野生品以满足市场供应,减少人们对野生兰科药用植物的采挖。运用为研究药用植物产地生态适宜性而开发的“药用植物全球产地生态适宜性区划信息系统”(GMPGIS)对较常用及珍稀濒危的19种兰科重要药用植物进行了生态适宜性研究。首先通过开展野外调查(GPS采点)并查阅相关文献资料及数据库,得到此19种兰科重要药用植物在中国的2 725个分布点经纬度信息,再将经整理和转化后的各物种分布点经纬度(附录III)导入GMPGIS中,生成各物种分布点的shape文件,在基础地理信息数据库、全球气候数据库、药用植物分布空间数据库等相关数据库的支持下,运用GMPGIS进行此19种兰科重要药用植物在中国的产地生态适宜性分析,最后得到此19种兰科重要药用植物的主要生长区域气候因子值、在中国的分布点图和在中国的最大生态相似度区域分布图,并进行此19种兰科重要药用植物在中国的生态适宜性区划,找出此19种兰科重要药用植物在中国的适宜抚育区域和引种栽培区域。此研究中所得出的此19种兰科药用植物在中国的最大生态相似度区域均包括了《中国植物志》中记载的这些物种在中国的全部分布区域,其最大生态相似度区域与相关研究中得出的分布区域相符,其主要生长区域生态因子值也与相关文献中记载的物种生态因子值相符,并且,此研究还得出了一些在之前的文献中没有记载的兰科药用植物的新适宜分布区域。此研究为较常用及珍稀濒危的19种兰科重要药用植物所做的生态适宜性研究能为这些物种的野生抚育、引种栽培选地及生产区划提供基础研究数据和参考依据。此研究结果对这些物种的育种也能提供一定的帮助,可以为人们在分布区选育出适合当地栽培的品种提供科学依据,如在干旱区域选育耐旱品种。3.兰科齿唇兰属新种研究基于前面的野外调查、鉴定及生态适宜性研究,发现了兰科植物一新种——那坡齿唇兰 Odontochilus napoensis H.Tang et Y.F.Huang sp.nov.,此新种仅被发现分布于靠近中越边境的中国广西壮族自治区百色市那坡县境内妖皇山石灰岩地区的常绿阔叶林下,这个新种很可能在靠近中越边境的越南石灰岩地区也有分布。通过对此新种所进行形态描述及其与近似种的区别、保护和利用、潜在分布区等相关方面的研究,有助于人们尽早认识此新种并对其开展相关研究和保护工作。通过开展此研究,可以为兰科药用植物的高效鉴定、野生抚育、引种栽培及生产区划提供重要的基础数据和研究方法,研究结果能对兰科植物的保护与可持续利用提供帮助。