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中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所
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新聞動(dòng)態(tài)
科研進(jìn)展

全球紅豆杉屬植物制定分子和地理身份證

文章來(lái)源:中國(guó)西南野生生物種質(zhì)資源庫(kù),中國(guó)科學(xué)院東亞植物多樣性與生物地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室  |  發(fā)布時(shí)間:2018-05-25  |  作者:劉杰,高連明,李德銖  |  瀏覽次數(shù):  |  【打印】 【關(guān)閉

 

  物種的準(zhǔn)確鑒定是生物多樣性保護(hù)的基石,為珍稀瀕危物種找到一個(gè)快速、準(zhǔn)確的鑒定方法,對(duì)生物多樣性保護(hù)策略的制定、非法貿(mào)易的遏制乃至司法公正都至關(guān)重要。然而,傳統(tǒng)分類學(xué)的方法已無(wú)法滿足上述需求,特別是對(duì)一些特征殘缺、經(jīng)過(guò)初加工的樣品更是束手無(wú)策。DNA條形碼技術(shù)融合物種分布區(qū)模擬來(lái)構(gòu)建可靠的物種鑒定體系的方法,為上述問(wèn)題的解決帶來(lái)了曙光。然而在全球尺度上,條形碼標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建目前仍缺乏兼顧類群覆蓋和空間分布的深度取樣研究。 

  中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所植物多樣性演化和生態(tài)適應(yīng)團(tuán)隊(duì)的高連明團(tuán)隊(duì)和植物多樣性與基因組學(xué)團(tuán)隊(duì)李德銖團(tuán)隊(duì)多年來(lái)一直致力于紅豆杉屬物種形成演化和保護(hù)遺傳學(xué)研究。紅豆杉屬(Taxus L.)隸屬于紅豆杉科,其枝葉和樹皮中含紫杉醇,該化合物對(duì)乳腺癌、卵巢癌等癌癥具有良好的療效。但自20世紀(jì)90年代起,由于人為過(guò)度砍伐利用,紅豆杉屬的野生資源急劇下降,部分地方的野生群體甚至已經(jīng)滅絕。在原有分類學(xué)框架下,該屬5個(gè)物種被世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)列為瀕危物種,4個(gè)收錄入《瀕危野生動(dòng)植物種國(guó)際貿(mào)易公約》(CITES)附錄II,而我國(guó)將該屬全部植物列為國(guó)家一級(jí)保護(hù)植物。此前,該研究團(tuán)隊(duì)在紅豆杉屬的物種形成和演化方面取得了系列進(jìn)展(Gao et al. 2007; Liu et al. 2011; Liu et al. 2013; Moller et al. 2013; Poudel et al. 2014)。最近,該團(tuán)隊(duì)劉杰博士聯(lián)合國(guó)內(nèi)外同行,通過(guò)整合全球紅豆杉屬的遺傳和分布數(shù)據(jù),綜合運(yùn)用DNA條形碼、物種分布區(qū)模擬和譜系地理學(xué)等多學(xué)科交叉的研究方法,首次提出全球紅豆杉屬共有15種,中國(guó)有10種,并為全球已知的15種紅豆杉屬植物構(gòu)建了DNA條形碼標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)全庫(kù)(comprehensive reference library)和精準(zhǔn)的物種分布地圖,確定了該屬全部物種的分子和地理身份證,并將其成功的運(yùn)用到法醫(yī)鑒定中,構(gòu)建了標(biāo)準(zhǔn)的物種鑒定體系。 

  研究發(fā)現(xiàn),trnL-trnF是紅豆杉屬理想的DNA條形碼,它可以鑒定該屬所有物種;結(jié)合ITS,則可以鑒定雜交種;NJ法是最理想的物種鑒定方法。通過(guò)4151個(gè)個(gè)體trnL-trnF序列的掃描,檢測(cè)到73個(gè)在物種甚至群體水平特異的單倍型,在195個(gè)個(gè)體的ITS序列中,發(fā)現(xiàn)了63個(gè)單倍型,兩者構(gòu)成了基于單倍型的紅豆杉屬DNA條形碼標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)全庫(kù)。DNA條形碼取樣策略比較表明,DNA條形碼標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)的全面性和可靠度受到類群、地理和遺傳不同維度的取樣完整性和強(qiáng)度的綜合影響。物種分布區(qū)模擬顯示,除了分布在中國(guó)-喜馬拉雅地區(qū)的南方紅豆杉外,其余物種都呈異域分布式樣?;诒狙芯拷⒌?/span>DNA條形碼標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)全庫(kù)和物種分布地圖已成功應(yīng)用于三例法醫(yī)鑒定案中,其中,兩個(gè)未知樣品被準(zhǔn)確鑒定到種級(jí)水平,其一精準(zhǔn)到了來(lái)源地;第三個(gè)樣品被成功鑒定為雜交種。本研究構(gòu)建的紅豆杉樹屬植物標(biāo)準(zhǔn)物種鑒定體系,將在該屬植物的物種監(jiān)管、多樣性保護(hù)管理和打擊非法貿(mào)易等方面發(fā)揮重要作用,此外,該研究也將為其他IUCNCITES附錄類群的標(biāo)準(zhǔn)物種鑒定體系構(gòu)建提供可循范例。 

  研究成果以“Integrating a comprehensive DNA barcode reference library with a global map of yews (Taxus L.) for forensic identification” 為題于 國(guó)際生物多樣性日 522日)在線發(fā)表于Molecular Ecology Resources上。劉杰副研究員為論文第一作者,高連明研究員和李德銖研究員為論文通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重大科學(xué)研究計(jì)劃和昆明植物所學(xué)科交叉引導(dǎo)項(xiàng)目的資助。 

  文章鏈接 

 

  1 紅豆杉屬trnL-trnF (a)ITS (b)單倍型和三個(gè)未知法醫(yī)樣品(X1X2X3)的聚類結(jié)果。圖(a)中五角星表示某一個(gè)地點(diǎn)特有的單倍型 

 

  2紅豆杉屬植物的地理分布圖,其中北美洲4種,歐洲1種,亞洲10種(中國(guó)全產(chǎn))

 

  3 紅豆杉屬物種標(biāo)準(zhǔn)鑒定體系 

  (責(zé)任編輯:李雪) 


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