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基于DNA条形码的金槐系统发育和变异位点分析
Phylogenetic and Mutation Points Analysis of
Sophora japonica cv.jinhuai Based on DNA Barcoding Sequences- 中国实验方剂学杂志 2022年28卷第12期 页码：183-191
- 作者机构：
广西中医药大学，南宁 530200
- 作者简介：
何爱芳，在读硕士，从事中药及民族药品种、质量与资源开发研究，E-mail：1286733767@qq.com
傅鹏，博士，教授，从事中药及民族药品种、质量与资源开发研究，E-mail：437593157@qq.com
- 基金信息：广西中医药大学2020年硕士研究生科研创新项目(YCSY2020097);广西壮瑶药重点实验室开放课题项目(GXZYZZ2020A-12)
DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20220619
中图分类号： R284.2;R289;R22;R2-031;R33纸质出版日期：2022-06-20，
网络出版日期：2022-03-18，
收稿日期：2021-10-26，
- 稿件说明：
扫 描 看 全 文
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
2
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
2
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
2
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
2
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
2
To conduct phylogenetic analysis of internal transcribed spacer 2 （ITS2） and chloroplast gene segments including
psbA-trnH
，
rbcL
， and
matK
of
Sophora japonica
cv.
jinhuai
resource samples from different geographical sources， and to explore the genetic diversity of
S. japonica
cv.
jinhuai
.
Method
2
Polymerase chain reaction （PCR） method was used to amplify the nucleic acid sequences of ITS2，
psbA-trnH
，
rbcL
， and
matK
of
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
2
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
2
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
金槐内转录间隔区2（ITS2）psbA-trnHrbcLmatK系统发育聚合酶链式反应（PCR）
Keywords
Sophora japonica cv. jinhuaiinternal transcribed spacer 2 （ITS2）psbA-trnHrbcLmatKphylogeneticspolymerase chain reaction （PCR）
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