Table Of Content云 南 植 物 研 究 , ():
暋2010 321 1~13
ActaBotanicaYunnanica : /
暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋DOI10灡3724SP灡J灡1143灡2010灡09120
基于叶绿体四个DNA片段联合分析探讨山茶属
长柄山茶组、金花茶组和超长柄茶组的
系统位置与亲缘关系
*
方 伟,杨俊波,杨世雄,李德铢
**
暋
中国科学院昆明植物研究所生物多样性与生物地理学重点实验室 云南 昆明
( , 暋650204)
摘要:为探讨山茶属茶亚属 中长柄山茶组 金花茶组
(Camelliasubgen灡Thea) (sect灡Longipedicellata)、
和超长柄茶组 的系统位置和亲缘关系 本研究选取了该属 个亚
(sect灡Chrysantha) (sect灡Longissima) , 4
属 组 个种及 个外类群的材料 对这些材料的叶绿体 个 片段
11 28 2 , 4 DNA (rpl16、psbA灢trnH、trnL灢F
和 进行了测序 运用邻接法 最大简约法 和贝叶
rpl32灢trnL) , (neighbor灢joining)、 (maximum灢parsimony)
斯推断 对获得的序列进行了联合矩阵分析 并构建基因树 基因树的拓扑结构显示
(Bayesianinference) , 。 :
金花茶组包括 个平行的支系 并且长柄山茶组的模式种长柄山茶 嵌于其
1) 3 , (Camellialongipedicellata)
中一个支系 因而金花茶组可能是一个并系或多系类群 长柄山茶与越南分布的金花茶组种类在分子
, ;2)
系统树上构成一个单系支 暗示了长柄山茶组和金花茶组之间可能具有紧密的亲缘关系 超长柄茶组
, ;3)
不是一个单系类群 该组的河口超长柄茶 位于系统树的基部 与山茶属其余种构成姐妹
, (C灡hekouensis) ,
群 由于缺乏更广泛取样的分析 超长柄茶在山茶属中的系统位置仍然不明确 超长柄茶组与长柄山茶组
。 , ,
的亲缘关系问题也没有得到解决
。
关键词:山茶属 长柄山茶组 金花茶组 超长柄茶组 系统学关系 叶绿体 序列
; ; ; ; ; DNA
中图分类号: 文献标识码: 文章编号:
Q949,Q75暋暋暋暋暋 A暋暋暋暋暋暋 0253灢2700(2010)01灢001灢13
PhylogenyofCamelliasects Longipedicellata Chrysantha
灡 ,
andLongissima Theaceae BasedonSequenceData
( )
ofFourChloroplastDNALoci
**
FANGWei,YANGJun灢Bo,YANGShi灢Xiong,LIDe灢Zhu
(KeyLaboratoryofBiodiversityandBiogeography,KunmingInstituteofBotany,
ChineseAcademyofSciences,Kunming650204,China)
Abstract
:WefocusedonthesystematicpositionsandrelationshipsofthreesectionsofCamelliasub灢
gen灡TheaofTheaceae,i灡e.,sect灡Longipedicellata,sect灡Chrysantha(goldencamellias)andsect灡Longissima
byusingfourchloroplastDNAregions(rpl16,psbA灢trnH,trnL灢F&rpl32灢trnL).Wesampled28spe灢
ciesrepresentingfoursubgenus,11sectionsinCamelliaandtwooutgroups.Combinedanalysesofchloro灢
plastDNAsequencedatasetsareperformedwiththeneighbor灢joining,maximum灢parsimonyandBayesianin灢
ferencemethods,andthegenetreesareconstructed.Thetopologiesofgenetreesrevealedthat:1)sect.
Chrysanthaisparaphyleticorpolyphyletic,containingthreeparallellineagesandCamellialongipedicellata
(typeofsect灡Longipedicellata)nestedinside;2)allfourspeciesfromVietnam,togetherwithC.longipedi灢
基金项目 国家自然科学金 面上项目 编号
* : 灢 ( :30870169)
** Authorforcorrespondence;E灢mail:dzl@mail灡kib灡ac灡cn
收稿日期 接受发表
:2009灢06灢16,2009灢12灢23
作者简介 方伟 男 硕士 主要从事植物系统发育与分子进化研究
: (1981-) , , 。
云 南 植 物 研 究 第 卷
2暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋 暋暋暋暋暋暋暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋 32
cellata,forminga well灢supported monophyleticclade,whichimpliesthecloserelationshipbetween
sect灡Longipedicellataand sect灡Chrysantha;and 3)sect灡Longissimais not monophyletic because
C灡hekouensisisthesistertotherestofCamelliaspecies.ThesystematicpositionofC灡longissimaandthe
relationshipbetweensect灡Longissimaandsect灡Longipedicellataareunsolved.
Keywords
:Camellia;sect灡Longipedicellata;sect灡Chrysantha;sect灡Longissima;Phylogeneticrelation灢
ships;ChloroplastDNAsequences
张宏达于 年建立金花茶组 主张将超长柄茶组并入长柄山茶组 并认
暋暋 1979 Camellia 2000) ,
后于 年建 为长柄山茶组与茶组亲缘很近 两者虽与古茶组
sect灡ChrysanthaH.T.Chang, 1981 ,
立长柄山茶组 包含金花茶组 均有联系 但古茶组可能较为
C.sect灡LongipedicellataH.T. ( ) ,
和超长柄茶组 原始
Chang C.sect灡LongissimaH.T. 。
个组均隶属于山茶属茶亚属 由于对山茶属系统演化规律的认识差异 不
Chang;3 Camellia ,
张宏达 同学者对于属下类群的分类学处理一直存在较大
subgen灡Thea H.T.Chang ( ,1979,
长柄山茶组和超长柄茶组的种类较少 的争议 尽管在山茶属内一些亚属或组被先后建
1981)。 , 。
分别只包括 个种和 个种 而金花茶组种类较 立 张宏达
2 3 ; (Sealy,1958; ,1979,1981,1982,
多 共有 个种 张宏达 张宏达和任 闵天禄 甚至一些
, 18 ( ,1996; 1996; ,1994,1999,2000),
善湘 个组的地理分布基本一致 绝 类群 被 提 升 至 属 级
,1998)。3 , (Hallier,1921;Nakai,
大多数种类集中分布于越南北部 以及我国的广 胡先骕 但
, 1940; ,1956,1957a,b;Hu,1956),
西 贵州西南部和云南东南部的低海拔地区 这些分类学处理往往难以得到其它学者的一致认
、 。
系统 张宏达系统 张 可 学者之间意见的分歧 甚至冲突 在一定程
Sealy (Sealy,1958)、 ( 。 , ,
宏达 张宏达和任善湘 度上也造成了该属分类系统的混乱 本研究所涉
,1981,1996; ,1998; 。
和闵天禄系统 及的 个组 长柄山茶组 金花茶组和超长柄茶
ChangandBartholomew,1984) 3 , 、
闵天禄和张文驹 闵天禄 组 它们的系统位置及亲缘关系问题即是其中的
( ,1996; ,1999,2000; ,
是目前 个主要 一个分歧焦点
MingandBartholomew,2007) 3 。
的山茶属形态分类系统 表 这三个分类系统 目前利用 测序以及分子标记等分子生
( 1)。 DNA
对于长柄山茶组 金花茶组和超长柄茶组的处置 物学手段进行植物分子系统学研究已经十分普
、
意见并不一致 系统并未设立这 遍 分子数据是独立于形态学性状的数据 易于
。Sealy(1958) 3 。 ,
个组 黄花茶 显 获取和分析 且排除了人为主观的因素 能有效
, Camelliaflava(Pitard)Sealy、 , ,
脉金花茶 隶属于古 的弥补形态分类学研究的不足 在山茶属的分子
C灡euphlebiaMerr.exSealy 。
茶组 中 越 山 茶 系统学研究方面 最先运
sect灡 Archecamellia Sealy, ,XiaoandParks(2002)
隶 属 于 连 蕊 茶 组 用核基因
C灡indochinnensis Merr. RPB2(NuclearRNApolymeraseII,
张宏达 合成酶 基因 对山茶属展开了较为全面
C灡sect灡TheopsisCohenStuart。 (1981) RNA II )
将 和 移 入 金 花 茶 组 将 的分子系统分析 属下的分子系统学研究也有所
C灡flava C灡euphlebia , 。
移入长柄山茶组 在其系统中 开展 但研究主要关注于有重要经济价值的类
C灡indochinnensis ; , ,
长柄山茶组与金花茶组的亲缘关系最为密切 而 群 如茶组 陈亮等 陈亮 李渊
, , ( ,2002; ,2002;
超长柄茶组则与茶组 系 博 红山茶组 邓白罗等 倪穗
C灡sect灡Thea(L.)Dyer ,2007), ( ,2006; ,
统关系接近 张宏达 叶创兴和许兆然 田敏等 金花茶组 唐绍清等
( ,1981; , 2007; ,2008), ( ,
叶创兴 叶创兴和张宏达 施苏华等 唐绍清等 谭
1992; ,1993; ,1997)。 1998; ,1998; ,2004a,b;
闵天禄和张文驹 认为金花茶组应并入古 晓风等 方伟 等 其余组的相关
(1993) ,2005; ,2008) ,
茶组 这与 的处理相符合 但在 研究则十分欠缺
, Sealy(1958) , 。
的系统位置问题上 作者则认 目前山茶属仍然缺乏一个较为坚实的分子系
C灡indochinnensis ,
为该种应归入古茶组 此外 闵天禄 统框架 主要原因可能在于山茶属种类繁多 且
。 , (1999, , ,
期 方 伟等 基于叶绿体四个 片段联合分析探讨山茶属长柄山茶组 金花茶组和
1 暋暋暋暋 暋 : DNA 、 ...暋暋暋暋暋3
表 山茶属三个主要分类系统
1暋
Table1暋ThreemainclassificationsofthegenusCamellia
系统 张宏达 张宏达和任善湘 系统 闵天禄 系统
J.R.Sealy(1958) (1981,1996, ,1998) (1999,2000)
J.R.Sealy(1958) H.T.Chang(1981,1996,H.T.ChangandS.X.Ren,1998) T.L.Ming(1999,2000)
I.SubgenProtocamellia III.Subgen.Thea I.Subgen.Thea
01.sect灡ArchecamelliaSealy 灡
02.sect灡Stereocarpus (Pierre) 01.sect灡ArchecamelliaSealy 13.sect灡CorallinaSealy 01.sect灡Piquetia(Pierre)Sealy
Sealy 02.sect灡Stereocarpus(Pierre) 14.sect灡BrachyandraChang 02.sect灡ArchecamelliaSealy
03.sect灡TheopsisCohenStuart Sealy 15.sect灡LongipedicellataChang 03.sect灡CylindricaMing
04.sect灡Camelliopsis (Pierre) 03.sect灡ProtocamelliaChang 16.sect灡ChrysanthaChang 04.sect灡Thea(L.)Dyer
Sealy 04.sect灡PleurocarpusChang 17.sect灡Calpandria(Bl.)Co灢 05.sect灡LongipedicellataChang
05.sect灡Piquetia(Pierre)Sealy 05.sect灡Piquetia(Pierre)Sealy henStuart 06.sect灡CorallinaSealy
II.Subgen.Camellia
06.sect灡Thea(L.)Dyer 18.sect灡Thea(L.)Dyer 07.sect灡TheopsisCohenStuart
07.sect灡CorallinaSealy 06.sect灡OleiferaChang 19.sect灡LongissimaChang 08.sect灡Camelliopsis(Pierre)Sealy
II.Subgen.Camellia
08.sect灡Calpandria(Bl.)Co灢 07.sect灡FurfuraceaChang 20.sect灡GlaberrimaChang
IV.Subgen.Metacamellia
henStuart 08.sect灡ParacamelliaSealy 09.sect灡HeterogeneaSealy
09.sect灡PseudocamelliaSealy 09.sect灡PseudocamelliaSealy 21.sect灡TheopsisCohenStuart 10.sect灡Stereocarpus(Pierre)Sealy
10.sect灡HeterogeneaSealy 10.sect灡TuberculataChang 22.sect灡Camelliopsis(Pierre) 11.sect灡TuberculataChang
11.sect灡Camellia(L.)Dyer 11.sect灡LuteofloraChang Sealy 12.sect灡Camellia(L.)Dyer
12.sect灡ParacamelliaSealy 12.sect灡Camellia(L.)Dyer 13.sect灡ParacamelliaSealy
14.sect灡Calpandria(Bl.)Co灢
henStuart
系统演化关系复杂 但在另一方面 缺乏合适的 于存在选择性的基因沉默或丢失而产生基因复制
。 ,
片段用于分析也在很大程度上影响了对该 核基因通常不止一
DNA (WendelandDoyle,1998),
属的分子系统学研究 个拷贝 而适于分子系统学研究的单拷贝核基因
。 ,
核基因组庞大而复杂 拥有许多具有丰富变 往往又难于获得 在研究过程中 确定所使用核
, 。 ,
异的 片段 如某些基因的内含子区 在低 基因的拷贝数量 来源及性质 对于进一步的系
DNA ( ), , ,
阶元类群的分子系统学研究中应用广泛 但在山 统分析至关重要 不同拷贝的序列可能来自于直
。 。
茶属的研究中 核基因的应用需要十分谨慎 山 系同源基因 或是旁系同源
, 。 (orthologousgene),
茶属不仅是一个杂交频繁的类群 染色体多倍化 基因 但仅直系同源基因具
, (paralogousgene),
现象也十分普遍 有系统学价值
(Kondo,1977a,b,c,1978; (SonnhammerandKoonin,2002;
在应用核基因进行该属的系统分 在山茶属内 由于种间的杂交
Parks,1990); Walter,2007)。 ,
析时 由于核基因双亲遗传的特性 种间的杂交 和染色体的多倍化所导致的复杂的基因进化背景
, ,
和多倍化很容易造成对系统发育关系的误读 也将增加系统分析的难度 目前已报道应用于山
。 。
核糖体转录间隔区 无疑是植 茶属的低拷贝核基因仅有两个 和
rDNAITS( ) :RPB2 GB灢
物分子系统研究中最普遍使用的核基因 然而 即 基因 应
。 , SSI( waxy) 。XiaoandParks(2002)
在山茶属中直接测序较为困难 这可能与该 用 基因进行了山茶属的分子系统研究
ITS , RPB2 ,
属 区序列 含量较高 唐绍清等 但对于 基因在山茶属内的遗传性质并没
ITS GC ( ,2004a), RPB2
种类的杂交和多倍化现象 以及 一致性进 有论述 同时由于受到基因树的分辨率和分支支
, ITS ,
化是否完全等因素有关 杨俊波等 这 持率方面的限制 该研究对山茶属系统发育的解
( ,2006b)。 ,
些因素在一定程度上限制了 在山茶属中的 读能力有限 基因在植物系统研究中的
ITS 。GBSSI
应用 应用较为广泛 等
。 (Mason灢Gamer ,1998;Evans
低拷贝核基因 等
(Low灢CopyNuclearGene) ,2000;Mason灢Gamer,2001;Peraltaand
在系统学中的应用正变得越来越普遍
(Sang, Spooner,2001;Evansand Campbell,2002;
等 等 但由 等
2002;Small ,2004;Hughes ,2006)。 Smedmark ,2003; Winkworth and Dono灢
云 南 植 物 研 究 第 卷
4暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋 暋暋暋暋暋暋暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋 32
等 取长核果茶 和石笔
ghue,2004;Guoand Li,2004;Yang , PyrenariaoblongicarpaH.T.Chang
在山茶属内 基因是单拷贝基 木 做为本研究的外类群
2008)。 ,GBSSI TutcheriaspectabilisDunn 。
因 并且具有较高的序列变异率 因而有重要的 实验用分子样品为新鲜或经硅胶快速干燥的叶片,
, ,
大多采自于各植物园及科研单位的栽培植株 本研究对
应用价值 杨俊波等 目前有关 。
( ,2006b)。 GBSSI 上述 种植物的分子样品进行了叶绿体四个 片段
基因在山茶属的应用研究 我们正在开展之中 30 DNA
, 。 和 的序列测
植物叶绿体基因组 为单亲遗传 (rpl16、psbA灢trnH、trnL灢F rpl32灢trnL)
(cpDNA) , 定 所有凭证标本均存放于中国科学院昆明植物研究所
其 片段容易扩增和测序 因而被广泛的应 。
DNA , 标本馆 材料来源 凭证标本号及 登
用于分子系统学研究 但叶绿体基因组序列相对 (KUN), 、 GeneBank
。 录号见表
2。
保守 进化速率较慢 在属下类群的系统学研究
实验方法
, ,
1灡2暋
中应用有限 尽管如此 对于象山茶属这样 系 总 提取采用改良的 法
。 , , DNA CTAB (Doyleand
统发育关系复杂 核基因的应用有难度的一些类 扩增反应在
、 Doyle,1987)。PCR PERKINELMER(PE)
群 进行叶绿体 片段有效筛选 适当增加 或 型 仪上进行 等
, DNA , 9600 9700 PCR 。rpl16 (Jorden ,
用于研究分析的叶绿体 片段数目 仍然不 等
DNA , 1996),psbA灢trnH(Sang ,1997;TateandSimpson,
等 和
失为一个直接可行的方法。基于上述原因,本研 2003),trnL灢F (Taberlet ,1991) rpl32灢trnL
等 个 片段扩增反应程序均采用
究筛选了 个进化速率较快的叶绿体片段 (Shaw ,2007)4 DNA :
4 预变性 变性 退火
内含子 基因间区 97曟 4min,94曟 1min,52曟 1min,
(rpl16 、psbA灢trnH 、trnL灢F 延伸 个循环后 延伸 根据
基因间区和 基因间区 用于山茶属 72曟 1min。32 ,72曟 10min,
rpl32灢trnL ) 具体情况而略有变动 扩增反应采用 的反应体系
分子系统树的构建 据此探讨该属的 个近缘类 。 25毺l ,
群 长柄山茶组 ,金花茶组和超长柄3茶组的系统 包括10暳buffer,0灡2U的Taq聚合酶,2灡5mmol·L灢1
, 、 的 的 正反向引物浓度各为
位置 分类学范围以及相互间的亲缘关系等系统 MgCl2,250毺M dNTPs, 0灡2
以及约 的模板 产物经琼脂
、 毺mol·L灢1, 50ng DNA。PCR
学问题 糖凝胶电泳检测合格后 用美国华舜公司的纯化试剂盒
。 ,
纯化以备测序反应之用
。
材料与方法 扩增引物同时作为测序引物 利用正反向引物分别
,
1暋
对两条链测序 反应依据双脱氧链终止法 等
材料 , (Sanger ,
1灡1暋
测序反应在 或 仪上进行
本研究主要依据张宏达和任善湘 (1998)的山茶属系统 1977)。 PE9600 PE9700PCR ,
采用 的反应体系 包括 的测序 公司
进行取样,共选取山茶属28个种作为内类群;它们分别来 5毺l , :1毺l mix(PE
的 测序试剂盒 的测序引物
自于山茶属的4个亚属11个组。长柄山茶组拥有2个种: Bigdyev3灡1 ),0灡5毺l ,1毺l
C灡indochinnensis和C灡longipedicellata(Hu)H.T.Changet 的PCR纯化产物和2灡5毺l的双蒸水。反应程序为:95曟
本研究只具有该组模式种 的取 预变性 变性 退火 延伸
D.Fang, C灡longipedicellata 4min;96曟 10s、50曟 5s、60曟
样 金花茶组的取样来自五室系 和金 共 个循环 反应产物经 乙醇 乙酸钠沉
。 ser灡Flavae(C灡flava) 4min, 33 。 95% +
花茶系 共 个种 其中 种产自我国广 淀 之后用 乙醇 无水乙醇洗涤 干燥后加入
ser灡Chrysanthae, 13 ; 9 , 70% 、 , 20
西 另 种则分布于越南 是该组的模式种 的双蒸水充分溶解 经 变性 后上样 在
, 4 ,C灡nitidissima 。 毺l , 95曟 4min ,
茶组的取样分别为 茶 系 型自动测序仪上进行检测
C灡sinensis (L.)O.Ktze.( ABI3700 。
五室茶系 序列编辑和拼接应用 软件中的
ser灡Sinenses),C灡kwangsiensisH.T.Chang( Lasergenev7灡1 Seq灢
和
ser灡Quinquelocularis) C灡gymnogyna H.T.Chang Man(DNASTARInc.,Madison,Wisconsin,USA;Bur灢
秃房茶系 个种 是该 完成 叶绿体 个 序列数据进行单独
( ser灡Gymnogynae)3 ,C灡sinensis land,2000) 。 4 DNA
组的模式种 在超长柄茶组的 个种中 取样包括 及联合序列矩阵构建 利用
。 3 , ; ClustalX1灡83(Thompson
本组模式 等 对矩阵进行自动排序 并进行必要的人工排
C灡longissimaH.T.ChangetS.Y.Liang( ,1997) ,
种 和 两种 本 序调整 应用
) C灡hekouensisC.J.WangetG.S.Fan 。 。 Modeltest3灡7(PosadaandCrandall,1998)
研究所涉及的另外 个组 每组分别有 种的取样 对序列矩阵进行模型选择 获得最适核苷酸替代模型为
7 , 1~2 ,
表 依据近年来山茶科系统学的研究成果 杨世雄 和相关参数估值 对序列进行联合分析 分别
( 2)。 ( TVM+I 。 ,
和闵天禄 杨俊波等 采用邻接法 最大简约法
,1995;PrinceandParks,2001; , (neighbor灢joining,NJ)、 (maxi灢
核果茶属 和石笔木属 以及贝叶斯推断
2006a), PyrenariaBl. Tutcheria mumparsimony,MP) (Bayesianinfer灢
在演化上与山茶属具有较近的亲缘关系 因而选 构建相应的基因树 树 树和 树
Dunn , ence,BI) (NJ 、MP BI )。
期 方 伟等 基于叶绿体四个 片段联合分析探讨山茶属长柄山茶组 金花茶组和
1 暋暋暋暋 暋 : DNA 、 ...暋暋暋暋暋5
云 南 植 物 研 究 第 卷
6暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋 暋暋暋暋暋暋暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋 32
期 方 伟等 基于叶绿体四个 片段联合分析探讨山茶属长柄山茶组 金花茶组和
1 暋暋暋暋 暋 : DNA 、 ...暋暋暋暋暋7
邻接法分析在 等 软件上进 姐妹群 在相应 树的后验概率值
MEGA4灡0(Tamura ,2007) 。CladeA BI
行 分析采用 两参数模型 空 树和 树的自展值
; Kimura (Kimura,1980), (PP)、MP NJ (MP灢BS/NJ灢
位 和缺失 采用配对状态删除
(Gap) (M最iss大ing简d约at分a)析在 BS)分别为1灡00,73和79。
(PairwiseDeletion)。 PAUP*4灡0b10 在 内 树 树和 树均
中运行 联合矩阵中的空位作为缺失 2) CladeA ,BI 、MP NJ
(Swofford,2002) , 形成 个基本一致的分支 图
处理 并对空位进行 编码 3 :CladeI,II,III(
, “01暠 (SimmonsandOchoter灢 和 均由国产金花茶种类
然后加入序列矩阵参与分析 所有性状状 1,2)。CladeI CladeII
ena,2000), ; 组成 不仅包含越南分布的金花茶种
态做等权无序处理。采用启发式搜索 (Heuristicsearch) ;CladeIII
类 同时 也嵌入其中 个分
次抽样 枝长交换 每步保留 棵树 获取
1000 ,TBR , 10 , , C灡longipedicellata 。3
严格一致树 邻接法和最大简约法均采用自展分析 支均得到较好的支持 相应的
。 ,CladeI,II,III
次抽样 根据抽样自展值 后验概率值 和抽样自展值
(Bootstrapanalysis),1000 , (PP) (MP灢BS/NJ灢
评估分支的可靠性 应用 分别为 和
(Bootstrapvalue,BS) 。 Mr灢 BS) 1灡00/85/88,1灡00/98/97 1灡00/
软件进行 这 个分支互为平行支 之间的系统关
Bayes3灡1(RonquistandHuelsenbeck,2003) 75/-。 3 ,
贝叶斯分析 分析采用马尔可夫链的蒙特卡洛模拟算法
; 系仍不明确
。
并根据
(MarkovChainMonteCarloprocess,MCMC), 和
的模型选择结果进行相关参数的设置 以 Clade I: C灡flavida、C灡chrysanthoides
Modeltest3灡7 ; 个种又构成一个较弱支持
随机树作为起始树 共运行 代 每 代进行 C灡micrantha3 (PP=
, 1000000 , 100 的 分 支 而
次抽样 摒弃前 次老化样本 1灡00,MP灢BS=64,NJ灢BS=62) ,
1 。 1000 (burn灢insamples), 和
用剩余样本构建一致树并计算各分支的后验概率 (Pos灢 C灡pubipetala、个C灡i种m各pre为ss单ine支rvis未、形C成灡li进m一oni步a分支
teriorprobabilityvalue,PP)。 C灡parvipetala4 , 。
由 和
CladeII: C灡nitidissima、C灡euphlebia
结果 个种组成
2暋 C灡tunghinensis3 。
本研究获得山茶属及其外类群 份样品的 包括
30 CladeIII: C灡crassiphylla、C灡tamdaoensis、
叶绿体 个 片段 以及 个种
4 DNA (rpl16、psbA灢trnH、 C灡murauchii、C灡flava C灡longipedicellata5 。
和 共 条序列的数据 的分支关系在 树 树和 树中
trnL灢F rpl32灢trnL) 120 , CladeIII BI 、MP NJ
并对这些序列的单独及联合矩阵进行了相关的数 表现出一定的差异 在 树中 个种各为互
。 BI ,5
据信息统计 统计分析的结果见表 相平行的单支 在 树中 与
, 3。 。 MP ,C灡crassiphylla
运用贝叶斯推断 最大简约法和邻接法进行 在 内部形成一个弱的分
、 C灡murauchii CladeIII
系统树的构建 图 对系统树的拓扑结构 支 其它 个种仍然各为单支
( 1,2)。 (MP灢BS=57), 3 。
进行分析 结果表明 在 树中 并未得到支持 而是
, : NJ ,CladeIII ,
整 个 山 茶 属 构 成 一 个 单 系 其 中 以 及
1) , C灡tamdaoensis、C灡murauchii、C灡flava
与山茶属其余种 构成 这 个种组成的分支 得到
C灡hekouensis (CladeA) C灡longipedicellata 4 ,
表 叶绿体四个片段 (rpl ,psbA灢trnH,trnL灢F&rpl 灢trnL)单独及联合矩阵的统计数据
3暋 16 32
Table3暋Statisticaldataofseparateandcombineddatasetsoffourplastidregions(rpl16,psbA灢trnH,trnL灢F&rpl32灢trnL)
简约位点数目 所占比例 变异位点数目 所占比例
片段 排列长度 ( ) ( )
DNA 插入 缺失
Parsimony灢informativesites Variablesites /
DNA Aligned
(percentageofalignedlength) (percentageofalignedlength) Indels
Region length
excl.gaps(%) incl.gaps(%) excl.gaps(%) incl.gaps(%)
rpl16 919 16(1灡7) 28(3灡0) 36(3灡9) 53(5灡8) 8
psbA灢trnH 478 13(2灡7) 22(4灡6) 21(4灡4) 43(9灡0) 6
trnL灢F 898 2(-) 8(0灡9) 15(1灡7) 38(4灡2) 8
rpl32灢trnL 1012 8(0灡8) 21(2灡1) 38(3灡8) 134(13灡2) 17
Combined 3307 39(1灡2) 79(2灡4) 110(3灡3) 268(8灡1) 39
指忽略不计
“-暠 暋暋暋 “-暠indicatingneglected
云 南 植 物 研 究 第 卷
8暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋 暋暋暋暋暋暋暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋 32
图 叶绿体联合分析获得的山茶属系统树
1暋
分支上的数字为贝叶斯推断 最适模型为 获得的后验概率值 分支下的数字为最大简约分析 树长 步
( TVM+I) ; ( 123 ,CI=0灡911,
获得的抽样自展值 树和 树的分支差异用虚线或分支下方的 来表示
RI=0灡845,RC=0灡769) 。BI MP “-暠
Fig灡1暋PhylogenetictreebasedoncombineddatasetsofcpDNAsequencesforCamellia
NumbersabovebranchesshowposteriorprobabilitiesfromtheBayesianinferenceunderTVM+ImodelofDNAsubstitutionevolution.
Numbersbelowbranchesarebootstrapvaluesfromthemaximum灢parsimonyanalysis(TreeLength=123,CI=0灡911,
RI=0灡845,RC=0灡769).MPresolutionincongruentwithBIcladesasindicatedwithbrokenlinesorahyphen(-)belowbranches
较好的支持 在这 个种的分支 糙果茶组 和 油茶组 形成一个得到
(NJ灢BS=80)。 4 ( ) C灡oleifera( )
内部 与 组成 良好支持
,C灡longipedicellata C灡murauchii (PP=1灡00,MP灢BS=89,NJ灢BS=81)
末端分支 由内向外 依 次 与 的分支 在 树中 该分支还与
(NJ灢BS=84), ; NJ , C灡longissima
构成姐 形成姐妹群 但支持率很弱 在
C灡tamdaoensis(NJ灢BS=76)、C灡flava , (NJ灢BS=54)。
妹群 树中 和 构
。 BI ,C灡elongata、C灡forrestii C灡lawii
在 内 茶组的两个种 成分 支 但 其 后 验 概 率 值 仅 为
3) CladeA , C灡sinensis , PP 0灡86。
和 构成一支 得到较好的支持 红山茶组 实果
C灡kwangsiensis , C灡reticulata( )、C灡yunnanensis(
茶组 和 离蕊茶组 个种的系统位
(PP = 1灡00, MP灢BS = 68, NJ灢BS = 89); ) C灡wardii( )3
的系统位置则不确定 置不确定
C灡gymnogyna 。C灡furfuracea 。
期 方 伟等 基于叶绿体四个 片段联合分析探讨山茶属长柄山茶组 金花茶组和
1 暋暋暋暋 暋 : DNA 、 ...暋暋暋暋暋9
图 叶绿体联合分析获得的山茶属邻接树 高于 的自展值在分支上显示
2暋 ( 50% )
Fig灡2暋Neighbor灢joiningtreebasedoncombineddatasetsofcpDNAsequencesforCamellia,showingbootstrapvaluesover50%
讨论 大的争议 但观点的分歧主要集中在金花茶组是
,
3暋
否应归并入古茶组的问题上 张文驹 闵
在本研究中 尽管筛选出 个进化速率较快
, 4 ( ,1992;
天禄和张文驹 张宏达和叶创兴
的叶绿体 片段进行联合分析 但其总体的
DNA , ,1993; ,1993;
叶创兴 张宏达 闵天禄
位点突变率为 简约信息位点所占比例仅
3灡3%, ,1993; ,1996; ,2000)。
在金花茶组内 不同种间的形态特征十分相似
为 均不包括空位 表 信息量仍然十
, ,
1灡2% ( )( 3),
除个别种存在分歧外 不同学者均承认金花茶组
分有限 在系统树的拓扑结构 图 上 系
,
。 ( 1,2) ,
成员之间的近缘关系 这也得到了部分分子数据
统树出现大量多歧分支 并且一些分支的支持率
,
,
的支持 唐绍清等 施苏华等 唐绍
也不高 难以清晰的反映山茶属的组间关系 不
, 。 ( ,1998; ,1998;
清等 然而
过通过对系统树的详细分析 我们仍然可以得到
, ,2004a,b;XiaoandParks,2002)。
不同于前人的研究结果 在本研究中 系统树的
一些较有价值的结论
, ,
。
拓扑结构显示 张宏达的金花茶组包括三个平行
金花茶组在山茶属中的系统地位一直存在较
:
云 南 植 物 研 究 第 卷
1暋0暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋 暋暋暋暋暋暋暋 暋 暋 暋 暋 暋 暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋 32
的支系 长柄山茶组的 入 和 中 这一结果也并不支持
(CladeI,II ,III), CladeI CladeII 。
嵌于 中 与越南分 闵天禄和张文驹 对这三种的分类学处
C灡longipedicellata CladeIII , (1993)
布的金花茶组种类在分子系统树上构成一个单系 理 由于本研究缺乏 的取样
。 C灡indochinensis ,
支 图 这表明金花茶组不是一个单系 仅依据 在系统树中所反映的
( 1,2)。 , C灡longipedicellata
而可能是并系或多系类群 分支关系 我们还难以深入地探讨整个长柄山茶
。 ,
在系统树中 金花茶组所表现出的分支关系 组的系统地位 以及与金花茶组的系统关系
, , 。
目前尚缺乏相应形态学的依据 但却明显具有地 系统树的拓扑结构表明 超长柄茶组明显不
, :
理分布上的启示意义 越南北部地区分布的金花 是一个单系 闵天禄将超长柄茶组并入长柄山茶
。 。
茶种类自成一支 而国产的金花茶 组中 这一观点也并没有得到分子证据的支持
(CladeIII), , 。
种类分为两个支系 和 它们在地 与整个山茶属其余种互为姐妹群
CladeI CladeII, C灡hekouensis ,
理分布上大体以我国广西的十万大山为界 暗示了它在山茶属中所处的原始地位 而这与现
, ,
的三个种主要分布于十万大山东南面的 行的张宏达系统和闵天禄系统的系统发育关系均
CladeII
广西防城地区 的种类则分布于十万大 明显不符 因此 在山茶属的系
,CladeI 。 ,C灡hekouensis
山西北面的广西龙州 宁明 扶绥和平果等县 统发育过程中 可能具有重要的系统地位 从系
、 、 。 , 。
这在一定程度上支持了叶创兴和许兆然 统 树 的 拓 扑 结 构 来 看 与
(1992) ,C灡longissima
有关金花茶组地理分化路线的推断 但由于这三 并无联系 与茶组的系统关系也
。 C灡hekouensis ,
个支系的系统位置及相互关系仍然不明确 金花 不明确 但却似乎表现出与糙果茶组和油茶组的
, ,
茶组的分类学范围和地理演化规律等问题仍然有 某些联系 在 树上三者形成弱的分支 图
, NJ (
待于进一步的研究
。 3)。
由于 与越南分布的金花 在本研究中 茶组的 个种 和
C灡longipedicellata , 3 ,C灡sinensis
茶组成员聚成一支 长柄茶组和金花茶组的密切 构 成 一 个 紧 密 的 分 支 但
, C灡kwangsiensis ,
关系得到了分子数据的部分证实 实际上 在基 在系统树上的位置并不确定 茶
。 , C灡gymnogyna ,
于形态学的研究中 叶创兴和许兆然 认 组并未构成单系 糙果茶组和油茶组各有一个种
, (1992) 。
为金花茶组和长柄山茶组除了花的颜色不同外 的取样 分别为 和 均
, , C灡furfuracea C灡oleifera,
其余特征均与之接近 这两组各自独立仅仅是为 为所在组的模式种 系统树的拓扑结构反映出两
; 。
了 突 出 它 们 在 花 色 上 的 区 别 个种之间的紧密联系 得到了 树 树和
( ) 。 , BI 、MP
仅分布于我国广西中部至西 树的一致支持 这也与张宏达系统中糙果茶
C灡longipedicellata NJ 。
北部 模式产地在广西中部的忻城县 与分布 组和油茶组的系统关系较为相符 连蕊茶组和毛
( ), 。
于越南北部地区的金花茶种类存在明显的地理隔 蕊茶组的近缘关系得到不同学者的一致认可 张
(
离 它们之间紧密的亲缘关系可能与长柄茶组的 宏达 闵天禄 这在系统树中也有
。 ,1981; ,2000),
另一个种 分布于越南北部及我 所显示
C灡indochinensis( 。
国广西 贵州及云南 有密切关联 一直以来 本研究针对山茶属三个组的系统地位和亲缘
、 ) 。 ,
的系统位置 参见本文前言 和 关系进行了相应的分子系统学探讨 但研究的结
C灡indochinensis ( ) ,
分类学范畴都颇具争议 甚至在地理分布上也存 果与形态分类系统的认识之间仍然存在明显的差
,
在疑问 闵天禄和张文驹 闵天禄和张 异 一方面 这可能是由于研究的取样所限 以
( ,1993)。 。 , ,
文驹 将 移至古茶组 包 及叶绿体片段本身在进化速率上的局限性 分子
(1993) C灡indochinensis ( ,
含 金 花 茶 组 中 并 将 和 系统树难以反映属下类群之间全面深入的联系
) , C灡limonia ,
等 金 花 茶 种 类 并 入 该 种 可能存在系统关系分析上的偏差 另一方面 目
C灡parvipetala , 。 ,
作为该种的变种处理 对于这些 前研究者对于该类群的形态性状演化尚未达成一
C灡tunghinensis 。
分类学处理 张宏达 均予以否认 本研 致的认识 基于形态性状分析的经典分类系统也
, (1996) 。 ,
究 的 系 统 树 拓 扑 结 构 显 示 和 有待完善 因此 为进一步探讨山茶属的系统学
C灡limonia 。 ,
两个种与 分别落 问题 我们在扩大取样范围和筛选更合适的
C灡parvipetala C灡tunghinensis ,
