关键词:
川贝母
近缘种
红外光谱
含量测定
群体遗传学
摘要:
目的:采用红外光谱法、HPLC和AFLP分子标记对川贝母及其近缘种进行物种鉴定、品质评价和群体遗传学研究。通过研究比较它们之间的形态与含量差异,探讨其复杂的遗传关系和进化历史,为川贝母野生资源的保护与临床研究提供参考。此外,本论文基于叶绿体全基因组序列探讨了鞭打绣球在玄参科中的系统位置及其与其它类群间的关系。方法:(1)对28批川贝母及其近缘种的鳞茎样品进行红外光谱信息采集,对光谱数据进行自动基线校正、自动平滑、纵坐标归一化、二阶求导等处理,构建红外指纹图谱并结合主成分分析(PCA)与聚类分析(HCA)对光谱数据进一步分析。(2)采用HPLC法,建立26批不同基原、不同产地川贝母药材(野生采集为主)的指纹图谱,并测定川贝母药材中胞嘧啶、尿嘧啶、胞苷、次黄嘌呤、鸟苷、胸腺嘧啶、腺嘌呤、肌苷、尿苷、胸苷、腺苷、2'-脱氧腺苷12种核苷与碱基类成分的含量,并使用PCA与HCA法进行评价。(3)采用AFLP标记对八个川贝母及其近缘种的30个居群(561个个体)进行遗传多样性、种群结构和进化历史研究。此外,本论文还补充报道了鞭打绣球的叶绿体全基因组结构及特征,并基于叶绿体全基因组序列探讨了该种在玄参科中的系统位置及其与其它类群间的关系。结果:(1)基于红外光谱分析快速鉴别不同产地的川贝母及其近缘种结果显示,5种川贝母及其近缘种红外光谱的主要吸收区域为700~400 cm-1、950~700 cm-1、1200~1000 cm-1、1500~1200 cm-1、1800~1500 cm-1和2800~3500 cm-1附近。二阶导数图谱在波数3000~2000 cm-1和指纹区1800~500 cm-1存在一定差异,其峰位、峰形、强度差异明显。HCA与PCA分析结果表明,所有样品被聚为2大类。其中,甘肃贝母、粗茎贝母和华西贝母能显著区分,而川贝母、暗紫贝母则不能分开,表明了药材川贝母的基原植物在亲缘关系上较近。(2)川贝母药材HPLC指纹图谱及12种核苷类成分定量分析结果显示,川贝母药材HPLC指纹图谱共确定了15个共有峰,使用对照品指认了9个共有峰和4个非共有峰。26批样品的相似度为0.656~0.954,不同产地同一基原药材的相似度较高,仅有暗紫贝母(S6、S7、S8)、川贝母(S10)和瓦布贝母(S25、S26)的相似度相对较低;含量测定的结果显示,不同产地川贝母药材的12种核苷及碱基类成分含量存在一定差异,主要成分为鸟苷、尿苷和腺苷,且梭砂贝母(S21)、太白贝母(S22、S23、S24)、瓦布贝母(S25、S26)中3种核苷含量较高;HCA与PCA分析结果基本一致,26批川贝母药材大致聚为4类,含量较高的梭砂贝母、太白贝母、瓦布贝母聚成了一个分支。(3)基于AFLP标记的川贝母及其近缘种的群体遗传学研究结果表明,在物种水平上,川贝母的遗传多样性最高(HSP=0.2960),而大金贝母的遗传多样性最低(HSP=0.1785)。此外,在居群水平上,暗紫贝母的平均遗传多样性最高(HPOP=0.2609),而大金贝母的平均遗传多样性最低(HPOP=0.1785)。在川贝母中,居群HLS、DDS和DQ的遗传多样性较高,而YD和QJ具有较低的变异。此外,居群间的遗传分化相对较低(GST=0.0622~0.1561)。这与AMOVA分析结果一致,仅有19.15%的遗传变异存在于居群间。最后,在UPGMA树中,30个居群大致被分为6组,其中川贝母相对复杂,为一个明显的多系类群。STRUCTURE和PCo A分析也表明物种与进化谱系之间的复杂关系。本研究表明,分布较广的物种通常比分布狭窄的物种遗传多样性高。在川贝母中,因为横断山脉中部的居群遗传多样性比分布在边缘的遗传多样性要丰富得多。所以,横断山脉中部的居群可能具有更高的保护价值。(4)基于叶绿体全基因组的鞭打绣球的系统发育研究结果表明,本研究中测序的两个鞭打绣球个体的基因组序列高度相似,仅序列总长略有不同(分别为152,707 bp和152,700 bp)。鞭打绣球的叶绿体全基因组为一个典型的四分体结构,共注释了113个基因(79个蛋白质编码基因、29个转运RNA基因、4个核糖体RNA基因和1个假基因)。在已注释的基因中,有16个基因包含一个内含子,而另外两个基因(ycf3和clp P)则包含两个内含子。该叶绿体基因组的总GC含量为38.1%。此外,共检测到63个简单序列重复序列(simple sequence repeats,SSRs),具有5种类型。系统发育分析(NJ树)表明,鞭打绣球属与婆婆纳属(Veronica L.)和腹水草属(Veronicastrum *** Farbic.)关系较近。结论:(1)相比传统的性状鉴定,红外光谱鉴定法更具优势。该方法可区分部分基原植物药材,