莲座蕨属植物分子系统学研究

【摘要】： DNA是重要的生物信息分子,是植物分子系统学研究和植物进化研究的重要材料。基因组DNA的提取,则是进行分子研究中最基础、最关键的一步操作。植物干标本因在长期缓慢失水过程中,产生了许多次生产物,且DNA不同程度地发生了降解,相比新鲜植物材料,其DNA提取比较困难。本研究对储存9年的6种不同的植物干标本——三种双子叶植物唐松草、黄栌、兔儿伞,单子叶植物重楼,裸子植物银杏和蕨类植物陕西耳蕨,采用TE缓冲液、除酚缓冲液和Tris-HCl缓冲液三种溶液进行浸泡预处理,CTAB法、SDS法和高盐低pH法提取DNA,并通过紫外分光光度法和PCR扩增叶绿体基因trnL-F检测其质量。结果表明:预处理方法中TE缓冲液浸泡蕨类植物陕西耳蕨的干标本效果好,Tris-HCl缓冲液浸泡其它5种干标本效果好且经济;DNA提取方法中,三种双子叶植物唐松草、黄栌、兔儿伞用高盐低pH法的提取效果最优,单子叶植物重楼用CTAB法的提取效果最优,裸子植物银杏和蕨类植物陕西耳蕨用高盐低pH法的提取效果最优,建议根据不同的植物材料选择不同的DNA提取方法。 莲座蕨科植物(特别是莲座蕨属植物)多为肉质大型蕨类,标本采集、压制困难,长期以来其分类一直是蕨类植物分类中的难点之一,而且迄今为止有关莲座蕨科植物的研究报道大多集中在形态分类方面,分子系统学方面的研究很少。本研究采用CTAB法,对低温储存3个月的9种植物标本——6种莲座蕨属、1种原始莲座蕨属植物及2种外类群植物进行总基因组DNA提取,PCR扩增叶绿体基因trnL-F和atpB部分基因,克隆测序。从Genebank上下载四种植物(包括内类群和近缘外类群植物)的相应基因序列,用CLUSTAL X2软件进行目的基因片段的序列比对,比对后的结果用MEGA4.1软件中的邻接法(neighbor-joining,NJ)构建系统树,邻接法分析中的遗传距离采用Kimura 2-parameter算法。通过分析构建的trnL-F序列和atpB序列的分子系统树,得出以下结论:多孔蕨属比莲座蕨科和合囊蕨属较早分化出来,而合囊蕨属比莲座蕨科先分化出来;不支持原始观音座莲属由莲座蕨属演化而来的观点;在蕨类植物分类系统中,trnL-F序列可用于属间分类,而atpB序列不仅可以进行科间分类,也可用于属内分类;莲座蕨科下的两个属经历了较近的快速辐射演化过程,很难区分,需要更多的分子系统学数据来确定它们的分类关系。