Phylogenetic and Mutation Points Analysis of <italic style="font-style: italic">Sophora japonica </italic>cv.<italic style="font-style: italic"> jinhuai</italic> Based on DNA Barcoding Sequences

Ai-fang HE; Peng FU; Heng-yu CHEN; Liu-jing JIANG; Xiao-qing FENG

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20220619

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Phylogenetic and Mutation Points Analysis of Sophora japonica cv. jinhuai Based on DNA Barcoding Sequences

更新时间：2022-05-18

- Phylogenetic and Mutation Points Analysis of Sophora japonica cv. jinhuai Based on DNA Barcoding Sequences
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 28, Issue 12, Pages: 183-191(2022)
- 作者机构：
  
  广西中医药大学，南宁 530200
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20220619
  CLC： R284.2;R289;R22;R2-031;R33
- Received：26 October 2021，
  
  Published Online：18 March 2022，
  
  Published：20 June 2022
- 稿件说明：
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何爱芳,傅鹏,陈恒宇等.基于DNA条形码的金槐系统发育和变异位点分析[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(12):183-191.

HE Ai-fang,FU Peng,CHEN Heng-yu,et al.Phylogenetic and Mutation Points Analysis of Sophora japonica cv. jinhuai Based on DNA Barcoding Sequences[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(12):183-191.
何爱芳,傅鹏,陈恒宇等.基于DNA条形码的金槐系统发育和变异位点分析[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(12):183-191. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20220619.

HE Ai-fang,FU Peng,CHEN Heng-yu,et al.Phylogenetic and Mutation Points Analysis of Sophora japonica cv. jinhuai Based on DNA Barcoding Sequences[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(12):183-191. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20220619.

摘要

目的

对来自不同居群的金槐资源的核糖体内转录间隔区2（ITS2）和叶绿体基因片段

psbA-trnH

、

rbcL

、

matK

进行系统发育分析，探索不同地理来源的金槐资源的遗传多样性。

方法

用聚合酶链式反应（PCR）扩增获得金槐 ITS2、

psbA-trnH

、

rbcL

和

matK

的核酸序列，用邻接法（NJ）构建系统发育树，用Kimura 2-Parameter（K2P）模型分析遗传距离，用MEGA和BIOEDIT软件进行多重比对分析。

结果

ITS2序列为278~279 bp；

psbA-trnH

为289 bp；

rbcL

为673 bp；

matK

为786~792 bp。ITS2和

psbA-trnH

都存在3个变异位点，

rbcL

没有变异位点，

matK

有13个变异位点。采用ITS2序列构建的系统发育树将金槐样品资源分为2个大类群，百宝实生树聚为一类，其余25份资源聚为一类。对于

psbA-trnH

序列，28份金槐资源的PCR扩增成功率为100%。

psbA-trnH

序列聚类结果显示，28份金槐资源可分为3个大的类群。庙头嫁接/实生树、枧塘嫁接树、文桥嫁接树、咸水实生树和大圩嫁接树组成一个类群；绍水实生树单独组成一个类群；其余21份资源组成一个类群。基于

matK

序列建立的发育树可将26份金槐资源分为2个类群，其中咸水实生树单独为一个分支，其余25份金槐资源聚为一支。对金槐的

rbcL

序列的聚类结果无法将28份资源区分开。基于ITS2+

psbA-trnH

rbcL

matK

组合序列构建的系统发育树可将金槐资源分为4个大类群，祁阳实生/嫁接树、道县实生树，庙头嫁接/实生树、永岁嫁接树、绍水实生树、石塘实生树、咸水实生树、枧塘实生树、文桥嫁接树、秧塘嫁接树、湘漓实生树聚为一支；文桥实生树聚为一支；大圩实生树聚为一支；其他金槐资源聚为一支。

结论

系统发育和变异位点分析为金槐资源的进化研究、道地性评价奠定了理论基础，变异位点的分析可用于相关资源的鉴定。结果也表明将不同基因片段组合对植物进行鉴定，效果更佳。

Abstract

Objective

To conduct phylogenetic analysis of internal transcribed spacer 2 （ITS2） and chloroplast gene segments including

psbA-trnH

，

rbcL

， and

matK

Sophora japonica

cv.

jinhuai

resource samples from different geographical sources， and to explore the genetic diversity of

S. japonica

cv.

jinhuai

Method

Polymerase chain reaction （PCR） method was used to amplify the nucleic acid sequences of ITS2，

psbA-trnH

，

rbcL

， and

matK

S. japonica

cv.

jinhuai

. Neighbor joining （NJ） method was used to construct phylogenetic trees， and Kimura 2-Parameter （K2P） model was used to calculate the genetic distance of different samples. MEGA and BIOEDIT softwares were applied for mutiple alignment and analysis of ITS2，

psbA-trnH， rbcL

， and

matK

sequences of

S. japonica

cv.

jinhuai.

Result

The lengths of ITS2 sequence were 278-279 bp. The lengths of

psbA-trnH

were 289 bp. The lengths of

rbcL

sequence were 673 bp. The lengths of

matK

sequences were 786-792 bp. There were 3 mutation points in ITS2 and

psbA-trnH

， no mutation point in

rbcL

， and 13 mutation points in

matK

. The samples of

S. japonica

cv.

jinhuai

were clustered into two groups based on the phylogenetic tree constructed by ITS2 sequences. The sample of seedling tree in Baibao was clustered into one group， while the other 25 samples were clustered into another group. For the

psbA-trnH

sequence， the success rate of PCR amplification of 28 samples of

S. japonica

cv.

jinhuai

was 100%. The 28 samples of

S. japonica

cv.

jinhuai

were clustered into three groups based on the clustering results of

psbA-trnH

sequence. The sample of seedling tree in Shaoshui was clustered into one group. The five samples of grafting tree and seedling tree in Miaotou， grafting trees in Jiantang， Wenqiao， and Daxu， and seeding tree in Xianshui were clustered into one group. The other 21 samples were clustered into another group. The 26 samples of

S. japonica

cv.

jinhuai

were clustered into two groups based on the phylogenetic tree constructed by

matK

sequences. The sample of seedling tree in Xianshui was clustered into one group， while the other 25 samples were clustered into another group. The clustering results of the

rbcL

sequence of

S. japonica

cv.

jinhuai

could not distinguish 28 resource samples. The phylogenetic tree constructed by the combined sequence of ITS2+

psbA-trnH

rbcL

matK

divided

S. japonica

cv.

jinhuai

resource samples into 4 groups. The 13 samples of seedling trees in Qiyang， Daoxian， Miaotou， Shaoshui， Shitang， Xianshui， Jiantang， and Xiangli， and grafting trees in Qiyang， Miaotou， Yongsui， Wenqiao， and Yangtang were clustered into one group. The sample of seedling tree in Wenqiao was clustered into one group. The sample of seedling tree in Daxu was clustered into one group. The remaining samples were clustered into another group.

Conclusion

Phylogenetic and mutation analysis provide the theoretic foundation to investigate the evolution of the resources of

S. japonica

cv.

jinhuai

， and evaluate their genuineness. The results of mutation points can be used to identify the related

S. japonica

cv.

jinhuai

resources. The findings of this study show that the combination of different gene sequences has an optimal effect on plant identification.

关键词

Keywords

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