药用寄生植物锁阳水平基因转移现象与居群间亲缘关系研究

锁阳（CynomoriumsongaricumRupr.）是我国重要的中药和蒙药植物。锁阳属有2个种:分布于中国、蒙古和中亚的锁阳，以及分布于北非和地中海沿岸地区的欧洲锁阳（CynomoriumcoccineumLinn.）。锁阳在被子植物界的分类一直存在着争议，目前也未发现锁阳的近缘植物。水平基因转移是生物进化的重要途径之一，也蕴含着植物进化的重要信息。高等植物之间的水平基因转移多发生于寄生植物与寄主之间。锁阳属的2个种均为寄生植物，具有多个寄主，它们是否与寄主间存在着水平基因转移现象仍未明确。锁阳在我国主要分布于西北荒漠地区，不同锁阳居群间的遗传多样性、化学亲缘关系和有效成分含量仍有待进一步明确。本文从锁阳进化历程中的演化关系入手，利用系统演化分析法探讨锁阳的系统位置，通过锁阳水平基因转移现象分析探索锁阳属植物寄主的更替和演化历程。通过分子标记、高效液相指纹图谱等方法研究不同锁阳居群间的亲缘关系。结果如下:
　　1.基于核18SrDNA和26SrDNA基因序列，对锁阳属植物及分属38个属的被子植物进行系统演化分析，并结合锁阳的形态学特征对锁阳的分类地位进行探讨。结果表明锁阳与檀香目植物亲缘关系最近。
　　2.采用系统演化分析的方法，研究锁阳和白刺之间线粒体基因atp1、cox1和matR的水平基因转移现象。结果表明锁阳和欧洲锁阳的共同祖先与无患子目植物共同的祖先在线粒体基因atp1上存在着水平基因转移的现象。同时发现锁阳atp1基因具有嵌合特征，该嵌合基因中有604bp的基因片段与白刺的亲缘关系甚至高于欧洲锁阳。说明在锁阳和欧洲锁阳分化后，锁阳同白刺之间仍然进行着水平基因转移。
　　3.利用锁阳基因序列中与其他植物差异较大的atp1基因设计引物，筛选出引物对（引物1:ggagatgggattgcacatgt，引物2:ccgcagacagtttcattac）可以有效地区分锁阳与肉苁蓉、列当和草苁蓉等易混淆的药材。
　　4.利用正交设计法，优化锁阳的ISSR分子标记体系，探讨不同添加剂对ISSR-PCR反应体系的影响。采用ISSR分子标记的方法，对中国西北部地区16个居群锁阳的遗传多样性进行研究。结果表明不同居群内锁阳的香农信息指数在0.1422～0.3140之间，居群内的Nei's基因多样性指数在0.0931～0.2055之间，居群间遗传分化系数Gst=0.4925，基因流Nm=0.5151。
　　5.采用HPLC指纹图谱法，对中国西北部地区16个居群锁阳的化学成分多样性进行了研究。根据稳定性较高的14个液相色谱特有峰，对锁阳进行化学亲缘关系聚类分析，结果表明16个居群的锁阳聚类为4个化学型。采用福林-酚法对中国西北部地区16个居群锁阳总多酚含量进行了测定，结果表明不同居群锁阳的总多酚含量在56.79～123.50mg/g之间。
　　6.建立以ISSR分子标记法、高效液相指纹图谱和总酚含量评价锁阳资源的体系。即在不同化学型区域中选择遗传均一度高、有效成分含量高的锁阳产地作为锁阳种植基地的备选地区，以保证锁阳药材的质量。选择遗传多样性高的产地建立锁阳资源保护区的备选地区。根据分析结果，在本研究中内蒙古自治区鄂尔多斯市杭锦旗、巴彦淖尔盟杭锦后旗、阿拉善盟阿拉善右旗和甘肃酒泉市肃州区被选为适合建立种植基地的候选地点，甘肃省酒泉市瓜洲县被选为建立保护区的候选地点。