湖南黄精属新种湘黄精的形态和分子特征分析

作物研究(CROPRESEARCH)2021,35(1):88-94
引用格式:
刘辉华,马玉申,王本忠,等 湖南黄精属新种湘黄精的形态和分子特征分析[J] 作物研究,2021,35(1):88-94 湖南黄精属新种湘黄精的形态和分子特征分析
刘辉华1,马玉申2,王本忠3,揭红东2,向世军1,杨佳宁4,揭雨成2,5
(1湘西民族职业技术学院,湖南吉首416000;2湖南农业大学苎麻研究所,长沙410128;
3高望界国家级自然保护区管理局,湖南古丈416300;4吉首大学,湖南吉首416106;
5湖南省种质资源创新与资源利用重点实验室,长沙410128)
摘 要:对发现于湖南的黄精属植物新种———湘黄精进行了形态和分子特征分析。形态学分析发现湘黄精与多
花黄精形态特征相似,区别在于新种叶多为轮生、条状披针形或披针形,先端通常卷曲。而基于rb
cL、trnK、psbA-trnH和trnC-petN序列分析发现,湘黄精与多花黄精亲缘关系较近,湘黄精独立种的地位得到有力支持。确认该
种为黄精属新种,命名为湘黄精(PolygonatumhunanenseH H Liu&B Z Wang),并将其划分在黄精属互叶组。湘
黄精的发现对丰富我国黄精资源具有重要意义。叶木荣
关键词:黄精属;新种;分类;系统发育;湖南
中图分类号:S565 5           文献标志码:A
文章编号:1001 5280(2021)01 0088 07    DOI:10.16848/j.cnki.issn.1001 5280.2021.01.15
MorphologicalandMolecularCharactersonANewSpeciesof
PolygonatumhunanensfromHunan,China
LIUHuihua1,MAYushen2,WANGBenzhong3,JIEHongdong2,
XIANGShijun1,YANGJianing4,JIEYucheng2,5
(1XiangxiVocationalandTechnicalCollegeforNationlities,Jishou,Hunan416000,China;2InstituteofRamie,
HunanAgriculturalUniversity,Changsha,Hunan410128,China;3GaowangjieNationalNatureReserve,Guzhang,
Hunan416300,China;4JishouUniversity,Jiushou,Hunan416106,China;5HunanProvincialKeyLaboratory
ofCorpGermplasmInnovationandUtilization,Changsha,Hunan410128,China)
Abstract:PolygonatumhunanenseH H Liu&B Z Wang,anewspeciesofAsparagaceae,fromHunanProvince,China,wasdescribedandillustrated MorphologicalevidenceshowedthatPolygonatumhunanenseissimilartoPolygonatum.cyr tonema,thedifferenceisthattheleavesofthenewspeciesaremostlywhorled,strip-lanceolateorlanceolate,andtheapexisusuallycurled PhylogeneticanalysisofrbcL,trnK,psbA-trnHandtrnC-petNsequencesshowedthatP hunanenseiscloselyrelatedtoP cyrtonema MorphologicalandmolecularevidencesupportedthatP hunanenseisadistinguishedandindependentspecies,andcanbeclassifiedintosect AlternifoliaofPolygonatum ThediscoveryofP hunanenseisofgreatsignificancetoenrichtheresourcesofPolygonatuminChina
Keywords:Polygonatum;newspecies;planttaxonomy;phylogeny;Hunan
收稿日期:20201102
作者简介:刘辉华(1966—),男,主要从事树木学教学和湘西地区资源植物研究,Email:347491865@qq com。共同第一作者,马玉申,男,博士研究生,Email:1692520717@qq com。 通信作者,揭雨成,教授,博士生导师,主要从事作物种质资源与抗逆分子生物学研究,Email:ibfcjyc@vip sina com。
数理化学习
基金项目:湖南省科技项目(2018XNY-JS097);国家科技基础性工作专项项目(2017FY100604-02)。
第35卷第1期刘辉华等:湖南黄精属新种湘黄精的形态和分子特征分析
  黄精属传统上属于百合科,但分子生物学证据
支持将它从百合科分出,隶属现在的天门冬科[
1]
。陈心启等认为,全球约有60种黄精属植物,中国有
39种[2]
。我国作为其主要分布中心,近年来不断有黄精属新种发现[
3-7]
。1875年,Baker根据叶序将黄精属分为3个组,
分别为互叶组、轮叶组和对叶组[8]
;在此基础上,唐进结合花和苞片等形态将该属分为8个系[
9]
。随着细胞学、分子系统学的应用,黄精属植物的分类研究不断深入。Tamura[10]
据染体基数与花丝的表皮特征将该属分为轮叶组(
sect.Verticillata)和黄精组(sect.Polygonatum)2组,并将黄精组分为3个系。Meng等[11]基于叶绿
体r
bcL、trnK、psbA-trnH和trnC-petN片段分析,根据系统进化关系和地理分布将黄精属分为3大类,其结果与Tamura的分组基本一致,只是将黄精(Polygonatumsibiricum)作为一个新类。Zhao等
[12]
的最新分子系统研究也支持Meng等的分类结
果,并将黄精属分为3组:互叶组(sect.Alternifolia)、轮叶组(sect.Verticillata)和黄精组(sect.Sibirica)。
2017—2018年湖南省草地资源调查中,笔者在
湖南省古丈县高望界国家级自然保护区发现了一种黄精属存疑植物。该植物花被大小与多花黄精(
Polygonatumcyrtonema)相近,叶形、叶先端等特征与黄精相似,通常一年发2次苗。通过查询国家标本资源共享平台(
http://www nsii org cn/2017/home php)、中国数字植物标本馆(http://www cvh ac cn/)、物种2000中国节点(http://www s
p2000 org cn )以及JSTORGlobalPant(ht tps://plants jstor org),进行形态特征比较和系统发育分析,确定其为黄精新种。因首次发现于湖南,故命名为湘黄精(
PolygonatumhunanenseH H Liu&B Z Wang)。湘黄精的发现对丰富中国黄精物种资源具有重要意义。
1 材料与方法
1 1 植物材料
湘黄精4个种样本均采自湘西地区,具体地理信息如表1。凭证标本存放于吉首大学植物标本馆(JIU)。
表1 湘黄精种采集地点信息
Table1 CollectionlocationinformationofRhizomaPolygonatumpopulation
湘黄精种地点海拔/m纬度经度凭证
P hunanense1永顺县21728°44′41 80″109°56′38 28″H H Liu&B Z Wang2019070601(JIU)P hunanense2古丈县32728°41′18 91″110°6′17 19″H H Liu&B Z Wang2019070701(JIU)P hunanense3古丈县34928°42′52 99″110°10′34 79″H H Liu&B Z Wang2019070702(JIU)P hunanense4
保靖县
315
28°45′21 90″
109°29′24 72″
H H Liu&B Z Wang2019070602(JIU)
1 2 形态学分析
通过实地考察、对所采集的标本(包括样本的根、茎、叶片、花序、花梗、苞片、花被及裂片、花药、花丝、子房、花柱、浆果等)进行解剖、观察和测量、查
阅文献资料[
2]
进行比较分析与特征描述。1 3 样品序列信息获得
采用改良的CTAB法提取湘黄精样本新鲜叶片
总DNA[13],参照Meng等[11]和Yan等[14]
的方法设计引物(表2),参照Huang等[15]的方法进行PCR
扩增,PCR产物经纯化后送上海生工测序获得样本序列信息。
表2 PCR引物序列信息
Table2 PrimersequencesusedforPCR
引物名称
    引物序列(5′-3′)
trnC-petNFCCAGTTCAAATCTGGGTGTCtrnC-petNRCCATTAAAGCAGCCCAAGCAAGACtrnKFGTATCGCACTATGTATGATTTGAtrnKRAACTAGTCGGATGGAGTAGpsbA-trnHFGTTATGCATGAACGTAATGCTCpsbA-trnHRCGCGCATGGTGGATTCACAAATCrbcLFATGTCACCACAAACAGAGACrbcLR
CCTTCAAGTTTACCTACTAC解缙
作物研究(CROPRESEARCH)2021年2月
1 4 系统发育分析
将湘黄精的测序结果在NCBI网站进行Blast比对,选取同源性较高的21个黄精属代表种和6个外类:长叶竹根七(Disporopsislongifolia)、散斑竹根七(D aspersa)、竹根七(D fuscopicta)、金佛山异黄精(
Heteropolygonatumginfushanicum)、异黄精(
H roseolum)和总序鹿药(Maianthemumracemo sum),分别从GenBank中下载4种叶绿体基因(
rbcL、trnK、psbA-trnH和trnC-petN)序列(表3),利用MEGA7 0对下载序列进行复核和调整[16]
后,采用ClustalX2进行多重序列比对[17]和系统发育分析,并按照Z
hao等[12]
的方法采用最大简约法(
MP)构建系统发育树。表3 各类叶绿体基因的GenBank登录号
Table3 GenBankaccessionnumbersofchloroplastgenesindifferentpopulations类     
rbcLtrnKpsbA-trnHtrnC-petN散斑竹根七DisporopsisaspersaKJ745529AB029765KJ745784KJ74592长叶竹根七DisporopsislongifoliaKJ745582KJ745662KJ745836KJ745944竹根七Disporopsisfuscopicta
KJ745521KJ745724KJ745778KJ745937金佛山异黄精HeteropolygonatumginfushanicumKJ745621KJ745698KJ745782KJ745938异黄精HeteropolygonatumroseolumKJ745527KJ745713KJ745790KJ745939总序鹿药MaianthemumracemosumKJ745533KJ745667KJ745772KJ745906五叶黄精PolygonatumacuminatifoliumKJ745634KJ745703KJ745864KJ746006双花黄精PolygonatumbiflorumKJ745562KJ745725KJ745897KJ745973垂叶黄精PolygonatumcurvistylumKJ745580KJ745666KJ745802KJ745912多花黄精Polygonatumcyrtonema1KJ745540KJ745718KJ745775KJ745947多花黄精Polygonatumcyrtonema2KJ745523KJ745644KJ745785KJ745949多花黄精Polygonatumcyrtonema3KJ745611KJ745761KJ745878KJ745958多花黄精Polygonatumcyrtonema4KJ745569KJ745645KJ745884KJ745960长梗黄精PolygonatumfilipesKJ745609KJ745720KJ745769KJ745946三脉黄精PolygonatumgriffithiiKJ745552KJ745752KJ745781KJ745926粗毛黄精Polygonatumhir
tellumKJ745541KJ745758KJ745822KJ745916独花黄精PolygonatumhookeriKJ745622KJ745699KJ745811KJ745923小玉竹PolygonatumhumileKJ745542KJ745746KJ745787KJ745950毛筒玉竹PolygonatuminflatumKJ745639KJ745697KJ745859KJ745905二苞黄精PolygonatuminvolucratumKJ745572KJ745653KJ745845KJ745951滇黄精PolygonatumkingianumKJ745520KJ745684KJ745830KJ745930玉竹PolygonatumodoratumKJ745607KJ745744KJ745871KJ745957康定玉竹PolygonatumprattiiKJ745565KJ745669KJ745803KJ745913多毛黄精PolygonatumpubescensKJ745534KJ745722KJ745896KJ745972点花黄精PolygonatumpunctatumKJ745595KJ745664KJ745800KJ745927新疆黄精PolygonatumroseumKJ745526KJ745757KJ745821KJ745903黄精PolygonatumsibiricumKJ745555KJ745727KJ745881KJ745932狭叶黄精PolygonatumstenophyllumKJ745556KJ745763KJ745894KJ745964轮叶黄精PolygonatumverticillatumKJ745578KJ745751KJ7458
35KJ745943湖北黄精PolygonatumzanlanscianenseKJ745519KJ745683KJ745807KJ745902湘黄精Polygonatumhunanense1MW506003MW506007MW506011MW506015湘黄精Polygonatumhunanense2MW506004MW506008MW506012MW506016湘黄精Polygonatumhunanense3MW506005MW506009MW506013MW506017湘黄精Polygonatumhunanense4
MW506006
MW506010
MW506014
MW506018
第35卷第1期刘辉华等:湖南黄精属新种湘黄精的形态和分子特征分析
2 结果与分析
2 1 形态学描述
湘黄精:
新种(图1、2)PolygonatumhunanenseH H Liu&B.Z.Wang,sp.nov (Fig 1&Fig 2)
ThenewspeciesiscloselyrelatedtoP cyrtonemaandP sibiricum,butitdiffersfromtheformerbyitsleavesmostlywhorled,linear-lanceolateorlanceolat e
,apexstronglycirrose Itdiffersfromthelatterbyitspeduncle1 7-3 5cmlong,perianth1 7-2 2cmlong
,style7-12mmlong Type:China,Hunanprovince,Guzhangcounty,Guanyinmountain,28°42′52 99″N,110°10′34 79″E,alt 349m,9June2018,H H Liu&B Z Wang201806
0901a
(Holotype:JIU!barcodes83621) 根状茎近念珠状或姜块状,肉质肥厚,直径1 0~4 0cm。全株光滑无毛,茎高1 0~3 5m,顶端
作攀缘状。叶多为轮生或近轮生,每轮3~6枚,栽培种达1
0枚,而上部和下部的叶片通常互生、对生或近对生,条状披针形或披针形,长5 0~20 0(~27 0)cm,宽5 0~25 0(~32 0)mm,背面有淡淡的白粉,先端通常强烈卷曲。花序具(1~)2~5朵花,伞形状,总花梗长1 7~3 5cm,下垂,花梗长0 7~1 8cm;苞片位于花梗基部,膜质,钻形至条状披针形,长3 0~4 0mm;花被乳白至淡黄绿,圆柱状钟形,长1 7~2 2cm,裂片长5 0~6 5mm;花丝长2 0~3 0mm,扁平,花药长约5 0mm;子房椭圆状球形,长5 0~7 0mm,花柱长9 0~12 0mm,靠顶端通常弯曲。浆果,淡黄绿或橙黄,不规则球形,直径1 0~1 8cm,具3~12粒种子。花期5至6月,果期8至12月(秋季发苗花期11至12月,果未见)。
该种生长于湖南西部河谷两岸海拔200~700m的林下或灌丛中。由于长期大量采挖,现野生资源稀少,
武陵山区有种植。
A 生境及植株个体;B 植株着花情况;C 根茎;D 花序;E 花被及其解剖;F 浆果。
图1 湘黄精结构观察
Fig 1 StructuralObservationofPolygonatumhunanenseH H Liu&B Z Wang
语音学
当我六十四岁
作物研究(CROPRESEARCH)2021年2月
  模式标本信息:湖南省古丈县观音山,北纬28°42′52 99″
,东经110°10′34 79″,海拔349m,2018年6月9日,刘辉华和王本忠2018060901a(JIU83621
。注:A 根茎;B 开花植物;C 花序;D 解剖的花被。
图2 湘黄精墨线描图
Fig 2 ThesketchofPolygonatumhunanense
H H Liu&B Z Wang
2 2 系统发育分析
以长叶竹根七、散斑竹根七、竹根七、金佛山异黄精、异黄精和总序鹿药作为外,以同源性较高的21个黄精属(多花黄精、双花黄精等代表种)采用最大简约法(MP)基于rbcL、trnK、psbA-trnH和trnC-petN序列(湘黄精各个片段序列Genbank号见表3)构建了系统发育树。结果显示,本研究构建的黄
精属植物可分成3组(采用Zhao等[12]的分组名
称),分别为互叶组、轮叶组及黄精组(图3)。湘黄精的4个株系可单独形成一个小分支且与多花黄精(P cyrtonema)不同株系亲缘关系较近,但能明显区
分,湘黄精的独立种的地位得到较好支持。
3 结论与讨论
系统发育树显示湘黄精单独形成一个小分支,与多花黄精亲缘关系较近。湘黄精与多花黄精的区别在于前者叶多为轮生、条状披针形或披针形,先端
通常卷曲[2,9]
51gan。形态学比较和系统发育分析均支持
湘黄精作为一个独立的种。湘黄精与多花黄精分布有重叠、花被大小相近等证据也表明亲缘关系较近,
笔者将其划分在互叶组(sect.Alternifolia)[12],但其
分组有待进一步探讨。

本文发布于:2024-09-20 22:24:58,感谢您对本站的认可!

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