四川淫羊藿属植物DNA条形码筛选与鉴定研究

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淫羊藿属Epimedium为小檗科(Berberidaceae)多年生草本植物,适生于温带阔叶林区,主要分布在我国中部至东南部。全世界约有59种,我国种类最多,有48种,其中四川有23种。该属植物具有改善心血管系统功能、提高性机能、治疗肿瘤、延缓衰老等功效,是我国传统的中药材。目前,中国药典(2010)总共收载了四个种:淫羊藿(Epimedium brevicornu)、箭叶淫羊藿(Epimedium sagittatum)、朝鲜淫羊藿(Epimedium koreanum)、柔毛淫羊藿(Epimedium pubescem)。淫羊藿植物应用广泛,具有巨大开发潜力,已成为现代医学研究的热点内容。淫羊藿属植物由于种内变异大,种间界限不清,传统分类方法存在一定局限,因此需要一种更加有效的分类鉴定方法。DNA条形码(DNA barcoding)是利用一段标准DNA片段对物种进行快速鉴定的分子技术。线粒体细胞色素c氧化酶亚基Ⅰ(cytochrome coxidase Ⅰ COI)作为动物DNA条形码,可100%准确鉴定物种,但植物中COI基因进化速率较缓慢。目前,植物条形码技术还处于探索阶段。本文通过对10种四川淫羊藿属植物的4个DNA片段(matK, rbcL, trnH-psbA,ITS)序列进行分析,评估各序列作为淫羊藿属植物DNA条形码的可行性。主要结果如下:1.在MEGA4.0中对4个DNA片段进行分析,统计序列的信息,变异程度高低的顺序为:trnH-psbA (6.5%)> ITS (2.6%)> matK(1.3%)> rbcL (0.5%); matK的扩增片段最长,trnH-psbA最短,ITS和rbcL的序列扩增片段无明显差异。2.使用K2P模型,统计淫羊藿属种间和种内遗传分化情况,结果表明:所选序列均具有明显的种间差异和较小的种内差异;psbA-trnH序列的种间变异最大,rbcL序列的种间变异最小;trnH-psbA的平均溯祖度大于最小种间距离;4个DNA片段都具有较低的种内变异水平,最低的是rbcL。3. Wilcoxon秩和检验结果表明:trnH-psbA的种间变异高于其他三个序列,各序列种间变异检验值大小顺序为trnH-psbA> matK> ITS> rbcL。4.理想条形码的种间/种内差异分布存在barcoding gap,以0.002为单位距离来评估4个条形码片段的barcoding gap,结果表明:四条序列均未见明显gap, psbA-trnH的种间/种内差异分布存在一定区分,重叠区域较小,而ITS、matK和rbcL重叠比例较大。5.在MEGA4.0中构建系统进化树,结果表明:trnH-psbA的鉴定效果较好,ITS和rbcL鉴定效果次之,matK出现错误鉴定。因此,建议将trnH-psbA作为淫羊藿属植物的条形码。
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