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亚愽国际app下载在蔷薇属研究中获进展
发表日期: 2015-11-30 作者: 高信芳 文章来源:生态中心
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 蔷薇属一个极其复杂的类群,大约有150-200种,广泛分布于北半球的温带和亚热带地区,个别种类分布到热带。该属中众多物种作为观赏植物长期以来受到大家的喜爱,作为中国原产的月季花(Rosa chinensis)不仅成为了表达爱情的象征,而且还成为了英国国花(在中国由于翻译的原因,长期以来把西方表达爱情的rose,简单地翻译成玫瑰,成为了语言习惯,实际上人们送的花仍然是月季)。玫瑰精油更是成为了重要的化妆品、食品和药物生产加工的重要原料。 

 亚愽国际app下载高信芬研究员课题组对全国的野生蔷薇属植物资源进行了广泛地调查采集和迁地保育,并对欧洲的部分野生蔷薇进行了标本和实验样品的收集。历时8年,通过在分子水平上对蔷薇属级水平、属下分类群和物种复合群等三个不同层次的研究,蔷薇属的研究取得了突破性进展。 

 该项目获得国家自然科学基金面上项目no. 31070173,科学院知识创新项目KSCX2-EW-J-22KSCX2-EW-Z-1,科技部基础专项2007FY110100,四川省植物资源平台项目和亚愽国际app下载外籍青年科学家奖学金项目的共同资助下。

 1.蔷薇属的分子系统学研究 

 作为亚愽国际app下载首批外籍青年科学家奖学金获得者,Marie Fougère-Danezan博士从2008年来到了成都,进行蔷薇属野生蔷薇物种的分子系统学研究。利用叶绿体DNApsbA-trnHtrnL-FtrnS-G三个间隔基因和 trnGtrnL两个内含子的基因序列,对蔷薇属101个野生种类进行系统重建,估算支系分异的大概时间及可能的祖先起源区域;利用低拷贝的核DNA基因GAPDH鉴别异源多倍体以及推断多倍体可能的起源。 

 结果显示大多数以形态学特征建立的属下分类等级—亚属和组,都不是单系类群,异源多倍体在组间杂交起了重要作用,生物地理学的分析显示亚洲是蔷薇属起源进化中心。该研究为丰富而复杂的蔷薇属的未来研究提供了一个系统学框架。 

 这部分研究结果以“Phylogeny and biogeography of wild roses with specific attention to polyploids”为题,发表在“Annals of Botany, 115: 275–291, 2015”. 

 原文链接

 

蔷薇属核基因GAPDH构建的网状图

 

 2.蔷薇属下类群的分子系统学研究 

 ---以合柱组和月季组组成的单系分支为例 

 重建后的蔷薇属分子系统显示该属合柱组和月季组成一个单系,在此基础上,朱章明博士利用四个叶绿体DNA基因(ndhC-trnV, ndhF-rpl32, ndhJ-trnF and psbJ-petA)和两个核基因(ITSGAPDH)对这个单系中包含的全部物种126个个体进行了序列测定,并对ITSGAPDH进行了克隆,以探讨该单系类群的种间进化历史。结果显示该类群叶绿体基因与核基因的系统树不一致,其原因可能是该类群物种早期的杂交起源,并发现了狭域分布物种的杂交起源以及自然界客观存在的一些种间杂交个体。 

 

由核基因ITS序列构建的蔷薇属系统发育关系

 

 

由核基因GAPDH构建的蔷薇属系统发育关系

 这部分研究结果以“Phylogeny of Rosa sections Chinenses and Synstylae (Rosaceae) based on chloroplast and nuclear markers”为题,发表在Molecular Phylogenetics and Evolution 87 : 50–64”上。 

 原文链接

 3.物种复合群的研究 

 ---以绢毛蔷薇复合群为例 

 绢毛蔷薇复合群(Rosa sericea complex)在中国植物志中为蔷薇属蔷薇亚属芹叶组的四数花系,包含绢毛蔷薇(R. sericea)、毛叶蔷薇(R. mairei)、玉山蔷薇(R. morrisonensis)、峨眉蔷薇(R. omeiensis)、西康蔷薇(R. sikangensis)、俅江蔷薇(R.taronensis)和中甸蔷薇(R. zhongdianensis)等7种及其种下分类群,种间形态特征变异大,相互钩连难以区分。 

 高云东博士和张羽硕士利用三个叶绿体DNA基因(trnL-trnF, ndhF-rpl32ndhJ-trnF)以及核DNA基因的微卫星(nSSR)的8个突变位点对绢毛蔷薇复合群7个物种共62个居群763个个体进行了序列测定,分析了该类群在更新世晚期的分布扩张和可能的迁移路线。指出该复合体对冰期的适应和耐受能力使其在冰期得以保存和扩张,并在间冰期退缩到高海拔区域的种群历史。该研究揭示了具有冷适应能力类群在应对气候变化时的策略与大部分温带植物不同,有较大的创新性和普遍性的科学意义。 

 

绢毛蔷薇复合体的叶绿体单倍型及其分布

 

利用核基EST-SSR构建的绢毛蔷薇复合体群体结构关系及其地理分布样式 

 这部分研究结果发表在Nature子刊 Scientific Reports 5, 2-15. 2015上。

 原文链接 

 4.蔷薇属野生物种的迁地保育 

 亚愽国际app下载蔷薇属野生物种的迁地保育始于上世纪九十年代,曹亚玲研究员开始建设了我所第一个野生蔷薇植物园,占地十余亩,位于亚愽国际app下载茂县生态定位站。在2008年汶川大地震后,由于前往茂县的公路经常被泥石流冲毁,前往茂县不太方便,高信芬研究员在什邡农场建设了我所第二个野生蔷薇植物园,也是占地十余亩。两个植物园收集了共有400余个野生居群,野生蔷薇物种达到了我国野生蔷薇物种数的90%以上。 

 每年春暖花开的时候,蔷薇园里花开满园,芳香四溢。什邡蔷薇园从三月中下旬开始,不同的物种陆续开花,从三月下旬开始单瓣月季开花开始,不同的种类陆续开花(金樱子、香水月季、野蔷薇、粉团蔷薇、木香、粉蕾木香、光叶蔷薇等),四月悬钩子蔷薇、软条七、绢毛蔷薇、川滇蔷薇、重齿蔷薇、刺梨等等,花期一直持续到六月初。而从新疆引种的几种蔷薇,由于成都的早春比较温暖,花期比新疆要早几周。茂县蔷薇园由于海拔比什邡蔷薇园高,花期比什邡蔷薇园要晚2-3周。 

 

  单瓣月季花(Rosa chinensis var. spontanea 

 

  野蔷薇(R. multiflora 

金樱子(R. laevigata 

 

 

  悬钩子蔷薇(R. rubus 

 

  黄刺玫(R. xanthina 

 

  玫瑰(R. rugosa 

 

  香水月季(R. odorata 

 

  宽刺蔷薇(R. platyacantha 

 

  中国分布新纪录柔毛蔷薇(R. villosa 


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