基于20種桉樹葉綠體matK基因序列的系統(tǒng)發(fā)育分析

劉 果，謝耀堅(jiān)＊，張黨權(quán)，羅建中，曾艷飛

(1. 國家林業(yè)局桉樹研究開發(fā)中心，廣東 湛江 524022；2. 中南林業(yè)科技大學(xué) 林業(yè)生物技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 經(jīng)濟(jì)林育種與栽培國家林業(yè)局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 經(jīng)濟(jì)林培育與保護(hù)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410004；3. 中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所 國家林業(yè)局林木培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100091)

基于20種桉樹葉綠體matK基因序列的系統(tǒng)發(fā)育分析

劉 果1，謝耀堅(jiān)1＊，張黨權(quán)2，羅建中1，曾艷飛3

(1. 國家林業(yè)局桉樹研究開發(fā)中心，廣東 湛江 524022；2. 中南林業(yè)科技大學(xué) 林業(yè)生物技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 經(jīng)濟(jì)林育種與栽培國家林業(yè)局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 經(jīng)濟(jì)林培育與保護(hù)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410004；3. 中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所 國家林業(yè)局林木培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100091)

隨著公共數(shù)據(jù)庫信息量的不斷豐富，桉樹基因組序列的公布數(shù)據(jù)也逐漸增多。本文利用NCBI數(shù)據(jù)庫下載的21條桉樹葉綠體matK基因序列進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)軟件構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹樹與學(xué)術(shù)界承認(rèn)和使用的Hill & Johnson形態(tài)分類學(xué)狀態(tài)有一定的差異，可能與下載的序列數(shù)據(jù)不夠全面、覆蓋的信息量不能代表該種基因組序列有關(guān)。通過對MP法、ML法、NJ法、UPGMA法和Bayes法等5種方法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹、序列信息位點(diǎn)分析和形態(tài)學(xué)分類狀態(tài)的比較，UPGMA法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹與序列的信息位點(diǎn)分析結(jié)果較為一致，MP法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹較為可信，但進(jìn)一步的信息確認(rèn)還需后續(xù)的研究證實(shí)。

桉樹；葉綠體；matK基因；系統(tǒng)發(fā)育分析

桉樹原產(chǎn)于澳大利亞、印度尼西亞及其附近島嶼，是桃金娘科(Myrtaceae)桉屬(Eucalyptus)、傘房屬(Corymbia)和杯果木屬(Angophora)植物的統(tǒng)稱。由于桉樹生長速度快、輪伐期短、耐干旱、耐貧瘠、適應(yīng)性廣，且用途廣泛，經(jīng)濟(jì)效益高，現(xiàn)已被世界近百個(gè)國家與地區(qū)引種，遍布于我國南方省區(qū)、東南亞、歐洲、美洲和非洲，目前已經(jīng)成為世界公認(rèn)的三大人工林樹種之一。桉樹種類繁多，約900余種，其遺傳資源豐富，是遺傳學(xué)研究的模式樹種，且隨著分子技術(shù)的不斷發(fā)展，巨桉(E. grandis)等樹種的基因組成功測序，對桉樹分子系統(tǒng)學(xué)的研究更具意義[1-2]。

葉綠體DNA分子量約為90 Mda，為雙鏈環(huán)狀分子。其中的matK基因編碼成熟酶K，這種成熟酶參與 RNA轉(zhuǎn)錄體Ⅱ型內(nèi)含子的剪切。葉綠體matK基因是現(xiàn)知被子植物中進(jìn)化速率最快的基因，多用于科屬下屬間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的研究[3-4]。該基因具有分子量小、多拷貝和結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，在分子水平上差異明顯，在序列和結(jié)構(gòu)上相當(dāng)保守，進(jìn)化速率在基因ITS(internal transcribed spacer，內(nèi)部轉(zhuǎn)錄間隔區(qū))基因和rbcL(Rubisco Large Subunit，核酮糖–1,5–二磷酸羧化酶/加氧酶大亞基)基因之間，變異較均一，為生物多樣性分析提供可靠信息，保證了類群間的可比性，可用于種及其以下一級分類群親緣關(guān)系研究[5-7]。

本研究中的 20種桉樹均來自桃金娘科桉屬，其中藍(lán)桉(E. globulus)有2條序列。通過對下載的21條桉樹葉綠體 matK基因序列進(jìn)行比較分析，構(gòu)建了分子系統(tǒng)發(fā)育樹，為桉樹的分類和分子鑒定提供有力的理論和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試品種

本文所采用的數(shù)據(jù)均來自于 NCBI數(shù)據(jù)庫(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)序列(表1)。下載的21條序列中，E. sp.BSB-2012-37 ～ E. sp.BSB-2012-40為桉屬中不確定的種，藍(lán)桉有2條序列，共20種不同的桉樹葉綠體matK序列。橙花桉(E. miniata)屬于紋蒴亞屬，在我國華南地區(qū)零星引種，但現(xiàn)存情況不明。亮果桉(E. nitens)、藍(lán)桉、赤桉(E. camaldulensis)等均屬于雙蒴蓋亞屬，其中亮果桉和藍(lán)桉屬于藍(lán)桉組，赤桉屬于窿緣組[8-9]。21條序列在Hill等[10]于1995年公布的分類系統(tǒng)中的分類學(xué)狀態(tài)見表1。

表1 21條桉樹序列信息

1.2 數(shù)據(jù)處理

DNA序列的排列通過Clustal X 1.81和BioEdit軟件自動(dòng)完成。利用DnaSP Version 5.0軟件對排列好的序列進(jìn)行核苷酸序列分析，包括單倍型多態(tài)性差異、核苷酸差異、單倍型數(shù)量等。采用PAUP 4.10進(jìn)行最大簡約法(MP,Maximum Parsimony)分析。使用PhyML 3.0軟件完成最大似然法(ML, Maximum Likelihood)分析。應(yīng)用 MEGA 5.0進(jìn)行鄰接法(NJ, Neighbor-Joining)和 UPGMA 法(Unweighted Pair Group Method w ith Arithmetic Mean)分析，并分析各樣品DNA序列間的轉(zhuǎn)換/顛換值(Transition/transversion ratio)，統(tǒng)計(jì)DNA序列變異。利用M rBayes 3.1.2軟件進(jìn)行貝葉斯法(Bayes法)系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建。通過對重建的5種系統(tǒng)發(fā)育樹之間和序列信息位點(diǎn)進(jìn)行比較分析，得出4種不確定桉樹的遺傳關(guān)系，并分析出最可信的系統(tǒng)發(fā)育樹。最后，對5種系統(tǒng)發(fā)育樹與形態(tài)學(xué)分類狀態(tài)進(jìn)行比較分析，得出各個(gè)樹種在不同分析方法中的遺傳關(guān)系。以TreeView 3.2軟件繪制系統(tǒng)發(fā)育樹圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 DNA位點(diǎn)的信息分析

經(jīng)過 BioEdit軟件的手工校對序列后，根據(jù)DnaSP Version 5.0軟件，得出分析的21條葉綠體matK基因的核苷酸位點(diǎn)有689個(gè)。分析位點(diǎn)的多態(tài)性可以得出，所有基因序列中有642個(gè)單倍型位點(diǎn)，簡約信息位點(diǎn)有 16個(gè)，單一變異位點(diǎn)有 30個(gè)。Tajima's D為負(fù)值，說明在所用序列中，存在低頻率等位基因位點(diǎn)(表2)。

表2 位點(diǎn)信息分析

通過MEGA 5.0軟件分析，21條matK基因序列中的A、T、G和C堿基平均含量分別為30.50%、18.12%、14.86%和 36.52%，(A+T)平均含量為48.62%，(G+C)平均含量為51.28%，并計(jì)算得出全部序列的平均距離為0.012。

根據(jù)序列間堿基組成偏倚差異程度推斷時(shí)拒絕零假說(null hypothesis，即序列以相同的替換模式進(jìn)化)的概率，用Monte Carlo test (1 000 replicates)估算 P值，P值顯示在表格的左下方(below the diagonal)；P值小于 0.05使被認(rèn)為顯著(用灰色標(biāo)記)。其中，花膠桉和藍(lán)桉-50的P值為0.042，顯著；蜜味桉和雪萊桉、E. sp.BSB-2012-38的P值分別顯著；雪萊桉和常桉、黑皮桉、蜜味桉的P值均分別顯著。說明這幾條序列間的堿基組成比較相似，與堿基組成偏倚差異程度推斷時(shí)拒絕零假說有顯著性差異，即序列不能以相同的替換模式進(jìn)化。每條序列對應(yīng)與其他各條序列的平均位點(diǎn)差異系數(shù)顯示在表格的右上方(above the diagonal)，平均位點(diǎn)差異系數(shù)最大值為0.033，說明所有序列間平均位點(diǎn)的差異不顯著(表3)。

根據(jù)最大似然法模型估算出序列間的遺傳差異。21條序列間的遺傳距離介于0.000 ～ 0.028。由下表數(shù)據(jù)可以得出，紐約桉和E. sp.BSB-2010-40，黑皮桉和蜜味桉的進(jìn)化差異為0.000，由此說明紐約桉和E. sp.BSB-2010-40，黑皮桉和蜜味桉遺傳差異很小，在系統(tǒng)進(jìn)化發(fā)育上關(guān)系很近(表4)。血紅桉與其他桉樹的遺傳距離介于0.015 ～ 0.028，與其他樹種的遺傳距離都較遠(yuǎn)。

2.2 系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建

利用軟件PAUP 4.10，根據(jù)啟發(fā)式搜索后獲得12個(gè)最簡約樹，步長57，一致性指數(shù)(CI)0.842，維持性指數(shù)(RI)0.833。圖1為MP法分析得出的嚴(yán)格一致樹并給出重復(fù)1 000次各分支的Bootstrap值。應(yīng)用PhyML 3.0軟件進(jìn)行ML法重建系統(tǒng)樹見圖2，轉(zhuǎn)換和顛換值為1.488。UPGMA法重建系統(tǒng)發(fā)育樹見圖3，NJ法重建系統(tǒng)發(fā)育樹見圖4，Bayes法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹見圖 5。5種方法均給出各分支的Bootstrap值。

表3 序列間替換模式的同質(zhì)性檢驗(yàn)

表4 序列之間的進(jìn)化分歧估計(jì)

MP法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹中，4種桉屬不確定種的遺傳關(guān)系為E. sp.BSB-2012-37與藍(lán)桉-26的遺傳關(guān)系接近。E. sp.BSB-2012-38與紅血桉及雪萊桉的遺傳關(guān)系相鄰。E. sp.BSB-2012-39和E. sp.BSB-2012-40與紐約桉的遺傳關(guān)系相鄰。

ML法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹中，4種桉屬不確定種的遺傳關(guān)系與 MP法構(gòu)建的發(fā)育樹有一定的區(qū)別。其中，E. sp.BSB-2012-38與其他20條序列所代表的桉樹的遺傳關(guān)系均有差異，E. sp.BSB-2012-39和E. sp.BSB-2012-40與紐約桉的遺傳關(guān)系相鄰，但E. sp.BSB-2012-40與紐約桉的遺傳關(guān)系更為接近。

UPGMA法重建系統(tǒng)發(fā)育樹中，4種桉屬不確定種的遺傳關(guān)系與ML法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹比較接近。其中，E. sp.BSB-2012-37、E. sp.BSB-2012-39和E. sp.BSB-2012-40與ML法的發(fā)育樹中一致，但E. sp.BSB-2012-38與雪萊桉的遺傳關(guān)系更為接近。

NJ法重建系統(tǒng)發(fā)育樹中，4種桉屬不確定種的遺傳關(guān)系與 UPGMA法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹更為接近。E. sp.BSB-2012-37、E. sp.BSB-2012-39和E. sp. BSB-2012-40與UPGMA法重建的發(fā)育樹中一致，E. sp.BSB-2012-38與雪萊桉和紅血桉的遺傳關(guān)系比較接近，但紅血桉和雪萊桉的遺傳關(guān)系更為鄰近。

Bayes法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹中，E. sp.BSB-2012-37、E. sp.BSB-2012-39和E. sp.BSB-2012-40與NJ法重建的發(fā)育樹中一致，E. sp.BSB-2012-38與紅血桉的遺傳關(guān)系較鄰近。

2.3 5種系統(tǒng)發(fā)育樹的比較與分析

比較MP法、ML法、UPMAG法、NJ法和Bayes法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹發(fā)現(xiàn)5種方法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系非常相似。研究中未確定的樹種E. sp.BSB-2012-37、E. sp.BSB-2012-38、E. sp.BSB-2012-39、E. sp.BSB-2012 -40的親緣關(guān)系在5種方法中構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系非常類似。其中，E. sp.BSB-2012-39、E. sp.BSB-2012-40與紐約桉非常接近，5種方法中3個(gè)樹種的Bootstrap值均大于50%。ML法、UPMAG法、NJ法和Bayes法均顯示出E. sp.BSB-2012-40和紐約桉的親緣關(guān)系更近，且4種方法中，E. sp.BSB-2012-40和紐約桉的Bootstrap值分別為 59、88、65和50，均大于等于50%，說明E. sp.BSB-2012-40與紐約桉親緣關(guān)系更近。由MP進(jìn)化樹可知，E. sp.BSB-2012-38與紅血桉和雪萊桉親緣關(guān)系相近，且Bootstrap值為97%； UPMAG樹和Bayes樹顯示，E. sp.BSB-2012-38與紅血桉的親緣關(guān)系更近，UPMAG樹中二者的Bootstrap值為74%，Bayes樹中二者的Bootstrap值為22%；ML樹和NJ樹中顯示紅血桉和雪萊桉二者關(guān)系更近，ML樹中二者的Bootstrap值為79%，NJ樹中二者的Bootstrap值為82%，由于3個(gè)樹種的相關(guān)分類資料不夠，由此三者之間更一步的親緣關(guān)系仍需驗(yàn)證。5種分析方法均表明E. sp.BSB-2012-37與藍(lán)桉-26的親緣關(guān)系非常接近，進(jìn)化程度一致，且 5種方法構(gòu)建的進(jìn)化樹中表示二者的 Bootstrap值均大于等于50%，認(rèn)為二者親緣關(guān)系更近可靠。同樣，藍(lán)桉-50和花膠桉親緣關(guān)系非常接近二者有共同的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，進(jìn)化程度一致，且MP樹、ML樹、NJ樹和Bayes樹中藍(lán)桉-50和花膠桉的Bootstrap值均大于50%，與表3的結(jié)果一致。同時(shí)根據(jù)構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹也驗(yàn)證了在序列之間的進(jìn)化分歧估計(jì)表中紐約桉和E. sp.BSB-2010-40，黑皮桉和蜜味桉的進(jìn)化差異為0.000，表現(xiàn)在系統(tǒng)發(fā)育樹中為相鄰的樹種。

圖1 MP法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹

圖2 M L法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹

圖3 UPMAG法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹

圖4 NJ法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹

圖5 Bayes法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹

3 結(jié)論與討論

3.1 序列信息位點(diǎn)與系統(tǒng)發(fā)育樹的比較分析

序列信息位點(diǎn)的分析中，P值估算結(jié)果顯示，雪萊桉、常桉、黑皮桉和蜜味桉的堿基組成比較相似，可以推斷出其遺傳關(guān)系可能比較鄰近。最大似然法模型估算出的遺傳差異結(jié)果表明，紐約桉、不確定種E. sp.BSB-2012-40和E. sp.BSB-2012-39的遺傳差異很小，即遺傳關(guān)系很可能相近，E. sp.BSB-2012-39與紐約桉和E. sp.BSB-2012-40的遺傳距離均為0.003，而E. sp.BSB-2012-40與紐約桉的遺傳距離估算值為 0.000，可得出二者的遺傳關(guān)系更相鄰。紅血桉、雪萊桉和E. sp.BSB-2012-38的遺傳距離均顯示出較其他樹種的大，且紅血桉與其他樹種的遺傳距離為最大，由此可得出，紅血桉、雪萊桉和E. sp.BSB-2012-38的遺傳關(guān)系可能較為接近，雪萊桉與 E. sp.BSB-2012-38的遺傳關(guān)系可能更為相鄰。E. sp.BSB-2012-37與藍(lán)桉-26的遺傳距離很近，說明二者的遺傳關(guān)系可能很接近。

根據(jù)序列信息位點(diǎn)的分析結(jié)果和5種方法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹比較可得，4種桉屬不確定種的遺傳關(guān)系在兩種分析方法中的結(jié)果比較一致。5種方法重建的系統(tǒng)發(fā)育樹中，4種不確定種的遺傳關(guān)系中，E. sp.BSB-2012-38與紅血桉、雪萊桉的遺傳關(guān)系歧義最多。ML法和NJ法構(gòu)建的發(fā)育樹中，均估算出紅血桉和雪萊桉的遺傳關(guān)系更為鄰近，而Bayes法中估算出E. sp.BSB-2012-38與紅血桉的遺傳關(guān)系更為相近。僅有UPGMA法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹與序列信息位點(diǎn)的系統(tǒng)分類分析結(jié)果最為一致，得出 E. sp.BSB-2012-38與雪萊桉的遺傳關(guān)系相鄰。

從整體來看，5種方法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹是一致的。由于本文所采用的序列差異不大，且位點(diǎn)數(shù)相對比較小，因此，MP法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹與Bayes法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹更為接近，分歧更少。與ML法、UPGMA法和NJ法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹在幾個(gè)節(jié)點(diǎn)位置上不一致，Bootstrap值不一致，可能原因是所用序列少，位點(diǎn)數(shù)量小。

根據(jù)序列信息位點(diǎn)的分析結(jié)果，UPGMA法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹中的遺傳關(guān)系最為接近序列信息位點(diǎn)的分析結(jié)果。UPGMA法是以恒定的基因替代速率為前提構(gòu)建的分子系統(tǒng)樹，這可能是與序列位點(diǎn)的分析有共同的前提相關(guān)。

3.2 5種系統(tǒng)發(fā)育樹的比較分析

MP法在分析的序列位點(diǎn)上沒有回復(fù)突變或平行突變，且被檢驗(yàn)的序列位點(diǎn)數(shù)很大的時(shí)候，最大簡約法能夠推導(dǎo)獲得一個(gè)很好的進(jìn)化樹。然而在分析序列上存在較多的回復(fù)突變或平行突變，而被檢驗(yàn)的序列位點(diǎn)數(shù)又比較少的時(shí)候，MP法可能會(huì)給出一個(gè)不合理或者錯(cuò)誤的進(jìn)化樹推導(dǎo)結(jié)果[11]。本文中被檢驗(yàn)序列 21條序列的位點(diǎn)數(shù)為每條序列 689個(gè)堿基，是小序列位點(diǎn)數(shù)，所以由MP法構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)化發(fā)育樹較其他幾種方法不同。根據(jù)分析結(jié)果可以得出，本文分析所得的MP進(jìn)化樹中雖有較多的梳子結(jié)構(gòu)，是由于在建樹中將 Bootstrap值小于50%的節(jié)點(diǎn)自動(dòng)與上一節(jié)點(diǎn)合并所致，但其分支結(jié)構(gòu)與其他4種方法一致，進(jìn)化關(guān)系與Bayes法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹一致，因此，本文中MP法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹是較為可信的。

ML法最早應(yīng)用于系統(tǒng)發(fā)育分析是在對基因頻率數(shù)據(jù)的分析上，后來基于分子序列的分析中也引入了最大似然法的分析方法。最大似然法是一個(gè)比較成熟的參數(shù)估計(jì)的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，具有很好的統(tǒng)計(jì)學(xué)理論基礎(chǔ)，當(dāng)樣本量很大的時(shí)候，似然法可以獲得參數(shù)統(tǒng)計(jì)的最小方差。只要使用一個(gè)合理的、正確的替代模型，最大似然法可以推導(dǎo)出一個(gè)很好的進(jìn)化樹結(jié)果[11]。本文采用PhyML 3.0軟件獲得ML系統(tǒng)發(fā)育樹，其轉(zhuǎn)換和顛換值為1.488。ML法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹與UPMAG法、NJ法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹的分支形式和分支內(nèi)部結(jié)構(gòu)的樹種一致，說明 3種方法在本文所用21條序列的情況下，得到較為一致的系統(tǒng)發(fā)育樹。由于UPGMA法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹的前提與序列信息位點(diǎn)分析的前提一致，二者得出的各個(gè)樹種間的遺傳關(guān)系最為一致，但本文序列的信息位點(diǎn)有限，并不能由此確定出UPGMA法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹為最優(yōu)的系統(tǒng)發(fā)育樹。

已有研究結(jié)果證明，對于同一組數(shù)據(jù)，Bayes法比最大似然法表示更多的可信進(jìn)化模型，節(jié)點(diǎn)支持率高于其它算法中的相應(yīng)結(jié)果，替代率的變異可以在各個(gè)點(diǎn)建模[12]。由Bayes法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹其所有序列可以分成兩大分支，如圖 5所示。MP法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹中，以黑色線條處分割，也能得到同樣的分支結(jié)構(gòu)，且分支中的樹種組成一致。而ML法、UPGMA法和NJ法構(gòu)建的進(jìn)化樹中不能辨別分支關(guān)系。

3.3 5種系統(tǒng)發(fā)育樹與形態(tài)學(xué)中現(xiàn)實(shí)樹的比較分析

根據(jù)1995年Hill等[10]公布的修訂桉樹分類系統(tǒng)，如表1中的分類學(xué)狀態(tài)可知，紅血桉屬于傘房屬紅木組，其他已知形態(tài)學(xué)分類狀態(tài)的樹種均屬于桉屬植物，在形態(tài)學(xué)的遺傳關(guān)系中，紅血桉與其他已知形態(tài)學(xué)分類狀態(tài)的樹種的遺傳距離最遠(yuǎn)。重建的5種系統(tǒng)發(fā)育樹中，與紅血桉遺傳關(guān)系可能較為相近的雪萊桉屬于桉屬雙蒴蓋亞屬貼藥組植物，在形態(tài)學(xué)分類狀態(tài)中，與常桉、黑皮桉和蜜味桉的遺傳關(guān)系相鄰，其中與常桉和黑皮桉的遺傳關(guān)系更為鄰近，均屬于桉屬雙蒴蓋亞屬貼藥組Pruinosae系。序列信息位點(diǎn)的分析結(jié)果中，蜜味桉和黑皮桉的遺傳距離顯示為0.000，由此可推斷出二者的遺傳關(guān)系很相近，而常桉與黑皮桉的遺傳距離為0.001，二者的遺傳關(guān)系較為接近，與形態(tài)學(xué)分類狀態(tài)中常桉與黑皮桉遺傳關(guān)系更為鄰近不一致。5種重建的系統(tǒng)發(fā)育樹中，關(guān)于常桉、黑皮桉和蜜味桉的遺傳關(guān)系，ML法和Bayes法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹與形態(tài)學(xué)分類狀態(tài)一致。5種系統(tǒng)發(fā)育樹中除Bayes法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹顯示，橙花桉和四果棱桉的遺傳關(guān)系可能更為接近，盡管4種系統(tǒng)發(fā)育樹中二者的Bootstrap值均小于50%。形態(tài)學(xué)分類狀態(tài)中，橙花桉屬于桉屬紋蒴蓋亞屬頂萼組，四果棱桉屬于桉屬紋蒴蓋亞屬四萼組，二者的遺傳距離估算值為0.007，由此可得橙花桉和四果棱桉的遺傳關(guān)系在MP法、ML法、UPGMA法和NJ法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹及序列信息位點(diǎn)分析中的結(jié)果與形態(tài)學(xué)分類狀態(tài)一致。

由于本文所引用的 21條序列構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育模擬樹與 Hill等[10]形態(tài)分類學(xué)狀態(tài)之間存在有差異，較為可信的MP法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹亦與分類學(xué)狀態(tài)存在較大差異，須進(jìn)一步研究才能確定該20種桉樹的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系和真實(shí)的遺傳學(xué)分類關(guān)系。

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Phylogenetics of 20 Species of Eucalyptus Based on Sequences of the Chlorop last matK Gene

LIU Guo1, XIE Yao-jian1, ZHANG Dang-quan2, LUO Jian-zhong1, ZENG Yan-fei3
(1. China Eucalypt Research Centre, Zhanjiang 524022, Guangdong, China; 2. Central South University of Forestry and Technology; Hunan Provincial Key Laboratory of Forestry Biotechnology ; Key Laboratory of Non-wood Forest Products of State Forestry Ministry; Key Laboratory of Non-wood Forest Trees and Protection of M inistry of Education, Changsha 410004, Hunan, China; 3. Research Institute of Forestry, Chinese Academy of Forestry; Key Laboratory of Tree Breeding and Cultivation of State Forestry Administration, Beijing 100091, China)

With the enrichment of public databases, the release of Eucalyptus genome sequence data has gradually been increasing. In this study, 21 Eucalyptus chloroplast matK gene sequences were downloaded from the NCBI database for analytical use. Depending on the software used, we found the phylogenetic trees obtained could differ from the morphological taxonom ic status according to Hill & Johnson, which is accepted as the academic standard. These differences might relate to the sequence data not being comprehensive, as the amount of information obtained can't represent the entire genome sequence. When phylogenetic trees constructed from the MP method, the ML method, the NJ method, the UPGMA method and the Bayes method were compared to the results of sequence information site analysis and the morphological classification status, the results showed that the phylogenetic tree constructed from UPGMA method was consistent w ith the sequence information site analysis results, and the phylogenetic tree constructed from MP method was more credible. However, further information needed to confirm these results w ill require follow-up studies.

Eucalyptus; chloroplast; matK gene; phylogenetic analysis

S722.3+9

A

2014-06-27

“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技計(jì)劃課題“白樺、桉樹等分子育種與品種創(chuàng)制”(2011AA100202)

劉果(1987— )，女，在讀博士，主要從事林木遺傳育種研究.E-mail: liuguopz@163.com

＊謝耀堅(jiān)為通訊作者.E-mail: cercxieyj@163.com