伞形科藁本属20种植物的果实特征及其分类学意义

采用扫描电镜方法对中国藁本属20种及山芎属1种植物的果实表面微形态进行首次研究,并对其中15种进行果实解剖特征观察。结果表明:藁本属植物果实微形态在外果皮表面突起度、细胞轮廓、表面纹饰和表皮分泌物上表现出丰富的多样性;在果实解剖特征上,果棱形状、油管数目、胚乳形状等种间差异明显且稳定,而种内居群间无变异,可作为藁本属种间鉴定及种间关系探讨的重要参考性状。结合前人对伞形科其他类群果实微形态与解剖结构特征的研究及近年来分子系统学的证据,得出如下结论:(1)藁本属不是一个自然类群;(2)支持拟藁本属归入藁本属;(3)对藁本属部分种的系统位置和种间亲缘关系进行了讨论。

木芙蓉三个品种及近缘种的叶绿体基因组比较分析

木芙蓉(Hibiscus mutabilis)栽培历史悠久,是原产中国的古老园林树种和药用植物。为了探讨木芙蓉品种及近缘种的进化特征,厘清木芙蓉品种间及其与近缘种间的亲缘关系,以及探究木芙蓉叶绿体基因组(chloroplast DNA,cpDNA)的遗传方式,该文选择了一个杂交组合中的3个木芙蓉栽培品种(‘单瓣白’‘金秋颂’‘牡丹粉’),用高通量测序平台Illumina NovaSeq对其cpDNA进行首次测序。经组装注释后得到3条完整的cpDNA序列,结合该团队已经完成的近缘种台湾芙蓉(H.taiwanensis)和来自基因库的木槿、朱槿的cpDNA,对木槿属4种及木芙蓉种下的3个品种进行了cpDNA组成和结构特征的比较分析,并完成了其系统发育树重建。结果表明:(1)‘单瓣白’‘金秋颂’‘牡丹粉’的cpDNA序列长度分别为160880、160879、160920 bp,基因数目均为130个,其中蛋白编码基因85个、核糖体RNA 8个和转运RNA 37个。(2)比较分析结果显示,木芙蓉的种下3个品种及其近缘种台湾芙蓉在cpDNA上高度保守,反向重复区(IR)均为26300 bp;木槿和朱槿在IR区发生了收缩,分别为25745、25598 bp。(3)系统发育分析结果显示,种下3个品种先聚成一个单系支,再与台湾芙蓉聚成一个高支持率分支,表明木芙蓉和台湾芙蓉的亲缘关系最近;相较于木槿和朱槿,木芙蓉、台湾芙蓉2种与海滨木槿、黄槿、大麻槿在亲缘关系上更近。(4)木芙蓉3个品种之间能通过cpDNA序列区分开,在大/小单拷贝区(LSC/SSC)长度上,‘单瓣白’‘金秋颂’‘牡丹粉’分别为89355 bp/18925 bp、89353 bp/18926 bp、89400 bp/18920 bp,并且从重复序列和核苷酸多样性分析中开发出了候选分子标记和DNA条形码,可以作为品种鉴定的分子条码。(5)木芙蓉品种‘单瓣白’与‘金秋颂’cpDNA差异最小,亲缘关系最近,根据两者母本与子代的关系,证明了木芙蓉cpDNA的母系遗传特征。该研究结果有助于更好地了解3个木芙蓉品种及台湾芙蓉cpDNA的进化特征和物种间的系统发育关系,为木芙蓉品种的准确鉴定和优良品种选育提供了cpDNA方面的基础资料。