基于多基因组的鸢尾属部分种的系统分类研究

【摘要】： 本研究为国家自然科学基金项目部分研究内容。 鸢尾属(Iris·L.)是单子叶植物中鸢尾科中最大的属,全世界记载有300余种,中国约有60种,为世界分布中心。该属植物观赏价值颇高,野生的鸢尾属植物不但生命力顽强,抗逆性强,而且叶片绿色期长,是很好的观叶植物,有广阔的推广应用前景。但是存在于引种和鉴定等方面上的困难,导致我国对该属系统分类还存在许多争议。基于上述原因,本实验在前人的研究基础上,延续分类学研究朝着系统植物学和进化植物学两个发展方向,从目前比较认可的Mathew和Rodionenko两位学者对鸢尾属植物的系统分类关系上入手,对中国鸢尾属进行了较为系统的分子进化方面的深入研究。 随着研究方法与手段的不断创新,系统进化关系的研究开始转向以研究植物类群微观系统特点上,使以往经典分类学在理论上和方法上经历了一场变革。因此真正系统地了解鸢尾属植物系统发育进化关系,将为其今后育种、繁殖和园林广泛应用提供理论指导与技术支持,对我国的城市绿化建设也将发挥巨大作用。鉴于此目的,本论文以全国野生鸢尾属中的45个分类群典型植物共80份样品为研究对象(中国约产60种鸢尾,实验种类占其75%以上,代表了其中的6个亚属和除了Sec. Lophiris的所有亚属下的组)。分析选取了四个叶绿体基因片段(matK, trnL-trnF, rbcL, psbA-trnH)和一个核基因片段(CHS)以及部分种已知的染色体数目。以基因组序列为主结合部分细胞染色体数目进行研究,给出Iris属植物属下亚属和组的分类学修订意见。研究结果如下： (1)四套叶绿体基因片段的和CHS核基因片段联合分析很大程度的提供了鸢尾属的系统发育关系上的证据；对45个分类群的序列进行测定,结果表明可以将我国属内植物系统以Subgenera Iris、Subgenera Limniris为主划分为三个大类群。 (2)从拓扑结构得出Subgenera Crossiris不支持作为一个单系,但仍有保留的必要,系统位置值得继续探讨。 (3)从染色体数目和基因进化关系得出,Subgenera Xyridon和Subgenera Pardanthopsis两个亚属主要种系统位置有很大变化,琴瓣鸢尾种不应划分在琴瓣鸢尾属中,而作为我国特有种中甸鸢尾应从野鸢尾亚属中调整到尼泊尔鸢尾亚属当中。 (4)比较了两个主要属下分类系统,进一步建立和修订了中国鸢尾属的分类系统。并在保留Subgenera Crossiris的基础上,将最为复杂的亚属Subgenera Limniris种类各个组下系按Mathew系统提升到组来讨论。 (5)对多个目前有争议的分类群进行了讨论和修订,探讨了它们的系统位置和归属问题,并利用母系遗传的叶绿体基因和双亲遗传的单拷贝基因分析出鸢尾属的进化趋势。