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藏香芹属与滇芹属及其相关类群的系统发育、分类学以及质体全基因组比较研究

苟巍

藏香芹属与滇芹属及其相关类群的系统发育、分类学以及质体全基因组比较研究

苟巍1
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  • 1. 四川大学
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摘要

藏香芹属Meeboldia H.Wolff与滇芹属Sinodielsia H.Wolff为伞形科下的两个小属,其中滇芹可治发热头痛、感冒风寒等。然而,藏香芹属与滇芹属自建属以来,与传统的前胡属Peucedanum L.、滇芎属Physospermopsis H.Wolff以及凹乳芹属Vicatia DC.的部分物种存在分类归属和系统位置不清晰等问题。本研究基于形态学、解剖学、孢粉学、质体全基因组数据以及系统发育学对传统的藏香芹属与滇芹属以及相关类群进行了分析与研究。具体的研究内容与结果如下: 1.形态学、解剖学以及孢粉学研究 本研究首次对6种藏香芹属与滇芹属的物种(包括两属的模式种)进行对比分析。其中小裂滇芹与线叶藏香芹为首次研究。得到的主要结论如下:(1)传统的藏香芹属与滇芹属的物种均具有较为纤细的植株、较少的伞幅、白色的花瓣、卵形的分生果、线形的果棱;(2)滇芹属与藏香芹属的果实花柱基表面具不规则褶皱状纹饰,果实表面具稀疏至密集的条状初级纹饰和索状的二级纹饰,具颗粒状或块状附属物;(3)滇芹属与藏香芹属的叶表皮细胞形状通常为多边形或不规则形,垂周壁式样通常为平直-弓形或浅波状,气孔类型通常为不等型或不规则型,偶有不规则四细胞型。而西藏滇芹的垂周壁式样为深波形;(4)滇芹属与藏香芹属的果实解剖特征表现为棱槽具油管2~3,合生面具油管4。而西藏滇芹的果实棱槽具油管3~4,合生面具油管6~7;(5)滇芹属与藏香芹属的花粉赤道面观通常为椭圆形,极面观通常为三裂圆形至钝三角形,体积大小指数为16.93~18.37,赤道面外壁纹饰通常为短棒状脑纹。而西藏滇芹的赤道面观为超长方形,体积大小指数为19.84,赤道面外壁纹饰为长条状脑纹。 2.质体全基因组比较分析 本研究首次测序、组装和注释了6种藏香芹属和滇芹属及相关类群的质体全基因组,并对基因组结构、反向重复区特征、简单序列重复、密码子偏好性以及核苷酸多态性进行对比分析,得到以下主要结论:(1)藏香芹属与滇芹属物种的质体全基因组大小通常在154,670bp至155,709bp之间,而西藏滇芹的长度为145,265bp;(2)藏香芹属与滇芹属物种的质体全基因组基因数目通常为132个,而西藏滇芹为126个;(3)藏香芹属与滇芹属物种的质体全基因组中的rps19基因位于LSC区与IRb区的分界线上,rpl2基因完全位于IRb区,而西藏滇芹的rps19基因和rpl2基因完全位于LSC区;(4)藏香芹属与滇芹属物种的质体全基因组含有55~61个SSR,无C/G单核苷酸重复,而西藏滇芹含有71个SSR,4个C/G单核苷酸重复;(5)藏香芹属与滇芹属物种包括西藏滇芹的蛋白质编码基因均具有相同的偏好密码子;(6)藏香芹属与滇芹属物种的质体全基因组的Pi值为0~0.01167,而加入西藏滇芹后Pi值增加为0~0.16735。以上结果均表明除了西藏滇芹,藏香芹属与滇芹属其它物种的质体全基因组具有较高相似度,说明它们具有密切的亲缘关系。 3.系统发育学研究 本研究首次基于nrITS、质体基因内含子以及质体全基因组数据对6种藏香芹属与滇芹属的物种进行系统发育学分析,得到以下主要结论:(1)除西藏滇芹S.thibetica(H.Boissieu)Kljuykov amp;P.K.Mukh.,小裂滇芹S.microloba Kljuykov,线叶藏香芹M.linearis X.L.Guo,W.Gou amp;X.J.He,蓍叶藏香芹M.achilleifolia(DC.)P.K.Mukh.amp;Constance与滇西滇芹S.delavayi(Franch.)Pimenovamp;Kljuykov构成了高支持率的单系;(2)滇西滇芹S.delavayi与云南藏香芹M.yunnanensis(H.Wolff)Constance amp;F.T.Pu ex S.L.Liou序列相似率高达99.26%~99.75%;(3)前人研究的滇西滇芹的nrITS序列(AY038211amp;AY038225)与中甸东俄芹Tongoloa zhongdianensis S.L.Liu相似度为97.72%,说明前者很可能就是后者的误鉴定;因为中甸东俄芹与滇藁本属Hymenidium Lindl.系统发育关系密切,本研究提议将滇芹分支Sinodielsia clade改名为滇藁本分支Hymenidium clade。本研究解决了上述类群复杂的系统发育关系,并且首次研究了线叶藏香芹、小裂滇芹以及中甸东俄芹的系统发育位置。 4.分类学研究与分类处理 基于上述各种研究结果,对藏香芹属与滇芹属进行以下分类学修订:(1)赞同将滇芹属Sinodielsia合并至藏香芹属Meeboldia;(2)将云南藏香芹与滇西滇芹合并,命名为Meeboldia delavayi(Franch.)W.Gou amp;X.J.He;(3)将小裂滇芹放入藏香芹属命名为Meeboldia microloba(Kljuykov)W.Gou amp;X.J.He;(4)发表一个新种Meeboldia linearis X.L.Guo,W.Gou amp;X.J.He。 综上,修订后的藏香芹属在世界分布有5种,在中国有4种,详细的特征描述和检索表见正文。

关键词

藏香芹属/滇芹属/形态学特征/系统发育学/质体全基因组

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授予学位

硕士

学科专业

生物学-植物学

导师

何兴金

学位年度

2021

学位授予单位

四川大学

语种

中文

中图分类号

Q94
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