木蘭屬植物分子生物學探究進展

木蘭屬植物分子生物學探究進展

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1、木蘭屬植物分子生物學探究進展作者:芮冬梅胡光萬龍波張雪梅龍春林摘要:木蘭屬是木蘭科最具代表性的屬,幾乎包括了木蘭科各屬的共同特征,有必要開展更多的研究。對運用分子標記解決木蘭屬植物系統(tǒng)進化以及遺傳多樣性等方面的研究進展進行了總結(jié),并指出應通過分子輔助育種為木蘭屬植物的選擇育種和開發(fā)利用開創(chuàng)一條捷徑,以及應加強對木蘭屬植物進行遺傳圖譜構(gòu)建相關(guān)方面的研究。關(guān)鍵詞:木蘭屬;遺傳多樣性;分子生物學;研究進展AbstractMagnoliaisthemosttypicalgenusofMagnoliaceae,whichnearlyinel

2、udesallthecharacteristicsofothergenera,morerelatedstudiesshouldbecarriedout.Therefore,inthispaper,theadvancesonplantphlogenyevolution,geneticdiversityofMagnoliaweresummarized.Itisalsopointedoutthatmolecular-assistedbreedingshouldbeappliedfortheselectiveofMagnoliabreed

3、ingandutilizationtocreateachortcut,andstudyonthegeneticmapofMagnoliarelevantaspectsshouldbestrengthened.KeywordsMagnoliaL.;geneticdiversity;molecularbiology;studyadvances木蘭屬(MagnoliaL.)為木蘭科(Magnoliaceae)種類最多的屬,全屬大約有90種,占全科總數(shù)的1/3o本屬植物分布范圍廣,亞洲、美洲的亞熱帶和溫帶均有分布,在熱帶地區(qū)也有少量分布口

4、]。木蘭科植物是被子植物中最原始的類群之一,為我國南方闊葉林的重要組成成分,是世界公認的多用途樹,也是被子植物中受到嚴重威脅種類較多的一個科,因此歷來受國內(nèi)外學者所矚目[2]。木蘭屬植物種類經(jīng)濟價值高,木材上等,為常綠闊葉林的重要樹種,花大而美麗,并有芳香,因此也是重要的園林樹種。本屬植物有些種類的樹皮作為重要的中藥厚樸或代厚樸藥用,花蕾作辛夷藥用,是我國具有2000多年歷史的傳統(tǒng)中藥[3]。在經(jīng)典分類系統(tǒng)中[1,4],木蘭屬包括木蘭亞屬和玉蘭亞屬2個類群,其中木蘭亞屬下分8個組,玉蘭亞屬下分2個組。但是,現(xiàn)行的系統(tǒng)分類仍存在爭議

5、或矛盾。采用分子生物學方法探討各類群的系統(tǒng)發(fā)育,是當前系統(tǒng)學研究的趨勢。近幾年來運用分子標記手段解決本屬的系統(tǒng)進化問題,以及對木蘭屬植物遺傳多樣性等方面進行的研究進展很大,現(xiàn)就此進行總結(jié)。1系統(tǒng)進化及分類研究隨著分子生物學的發(fā)展,DNA分子序列的測定分析在探討木蘭科的系統(tǒng)演化中也得到應用[5-6]o應用較多的基因有matK、tmK、rbcL、ITS等。matK基因約1500個堿基對,位于葉綠體賴氨酸t(yī)RNA基因(t「nK)的內(nèi)含子內(nèi),為單一拷貝編碼基因[7],是已知被子植物中進化速率較快的基因,多用于科下屬間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的研究。在

6、木蘭科系統(tǒng)研究用過的葉綠體DNA序列中,matK變異率較高。但相對其他被子植物,木蘭科matK序列的堿基變異位點少得多,表明木蘭科植物在約1億年的演化歷程中,cpDNA序列進化得很慢[8畀3]。在分類系統(tǒng)等級上,分子標記技術(shù)可通過遺傳差異分析和對居群間、變種間、亞種間、種間乃至近緣屬間的系統(tǒng)關(guān)系進行研究,為分類學提供可靠的依據(jù)。木蘭科是現(xiàn)存被子植物中最原始的類群之一,屬間在內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部形態(tài)特征上有很多重疊[14]o不同學者在對木蘭屬分類系統(tǒng)的認識上存在著分歧,在屬的界定上意見不一。因此,研究木蘭屬的系統(tǒng)進化及分類為探討木蘭科的系

7、統(tǒng)演化提供了有力依據(jù)。王亞玲等口5]利用matK序列分析的結(jié)果顯示,木蘭屬為一個多系起源的趨同演化類群:玉蘭亞屬為一個單系群,與木蘭亞屬的親緣關(guān)系較遠,而與含笑屬及華蓋木屬、擬單性木蘭屬的親緣關(guān)系較近。玉蘭亞屬從木蘭屬中分出來歸入含笑族后,可以很好地解決木蘭屬與其他屬間的形態(tài)交叉問題。研究結(jié)果支持木蘭屬、玉蘭屬(YulaniaSpach)、木蓮屬(ManglietiaBL)、蓋裂木屬(TalaumaJuss)、含笑屬(Mich-eliaL.)成立。trnL和trnL-trnF序列分析結(jié)果表明,木蘭亞屬與玉蘭亞屬的序列無共衍位點,玉

8、蘭亞屬是一個相對一致的單系類群,說明木蘭屬是個來源于不同祖先的多系類群[13]o龔洵等口6]的常規(guī)人工雜交試驗證明:排除地理隔離和花期不遇這2個隔離因素,木蘭亞屬與玉蘭亞屬之間具生殖隔離,而木蘭科的其他屬內(nèi)不具生殖隔離,只有屬間才有生殖隔離。而且傅

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