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全球紅豆杉屬植物制定分子和地理身份證

文章來源:中國西南野生生物種質(zhì)資源庫,中國科學院東亞植物多樣性與生物地理學重點實驗室  |  發(fā)布時間:2018-05-25  |  作者:劉杰,高連明,李德銖  |  瀏覽次數(shù):  |  【打印】 【關閉

 

  物種的準確鑒定是生物多樣性保護的基石,為珍稀瀕危物種找到一個快速、準確的鑒定方法,對生物多樣性保護策略的制定、非法貿(mào)易的遏制乃至司法公正都至關重要。然而,傳統(tǒng)分類學的方法已無法滿足上述需求,特別是對一些特征殘缺、經(jīng)過初加工的樣品更是束手無策。DNA條形碼技術融合物種分布區(qū)模擬來構(gòu)建可靠的物種鑒定體系的方法,為上述問題的解決帶來了曙光。然而在全球尺度上,條形碼標準數(shù)據(jù)庫的構(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。 

  中國科學院昆明植物研究所植物多樣性演化和生態(tài)適應團隊的高連明團隊和植物多樣性與基因組學團隊李德銖團隊多年來一直致力于紅豆杉屬物種形成演化和保護遺傳學研究。紅豆杉屬(Taxus L.)隸屬于紅豆杉科,其枝葉和樹皮中含紫杉醇,該化合物對乳腺癌、卵巢癌等癌癥具有良好的療效。但自20世紀90年代起,由于人為過度砍伐利用,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。在原有分類學框架下,該屬5個物種被世界自然保護聯(lián)盟(IUCN)列為瀕危物種,4個收錄入《瀕危野生動植物種國際貿(mào)易公約》(CITES)附錄II,而我國將該屬全部植物列為國家一級保護植物。此前,該研究團隊在紅豆杉屬的物種形成和演化方面取得了系列進展(Gao et al. 2007; Liu et al. 2011; Liu et al. 2013; Moller et al. 2013; Poudel et al. 2014)。最近,該團隊劉杰博士聯(lián)合國內(nèi)外同行,通過整合全球紅豆杉屬的遺傳和分布數(shù)據(jù),綜合運用DNA條形碼、物種分布區(qū)模擬和譜系地理學等多學科交叉的研究方法,首次提出全球紅豆杉屬共有15種,中國有10種,并為全球已知的15種紅豆杉屬植物構(gòu)建了DNA條形碼標準數(shù)據(jù)全庫(comprehensive reference library)和精準的物種分布地圖,確定了該屬全部物種的分子和地理身份證,并將其成功的運用到法醫(yī)鑒定中,構(gòu)建了標準的物種鑒定體系。 

  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4151個個體trnL-trnF序列的掃描,檢測到73個在物種甚至群體水平特異的單倍型,在195個個體的ITS序列中,發(fā)現(xiàn)了63個單倍型,兩者構(gòu)成了基于單倍型的紅豆杉屬DNA條形碼標準數(shù)據(jù)全庫。DNA條形碼取樣策略比較表明,DNA條形碼標準數(shù)據(jù)庫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度的綜合影響。物種分布區(qū)模擬顯示,除了分布在中國-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條形碼標準數(shù)據(jù)全庫和物種分布地圖已成功應用于三例法醫(yī)鑒定案中,其中,兩個未知樣品被準確鑒定到種級水平,其一精準到了來源地;第三個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準物種鑒定體系,將在該屬植物的物種監(jiān)管、多樣性保護管理和打擊非法貿(mào)易等方面發(fā)揮重要作用,此外,該研究也將為其他IUCNCITES附錄類群的標準物種鑒定體系構(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。該研究得到了國家自然科學基金、國家重大科學研究計劃和昆明植物所學科交叉引導項目的資助。 

  文章鏈接 

 

  1 紅豆杉屬trnL-trnF (a)ITS (b)單倍型和三個未知法醫(yī)樣品(X1,X2X3)的聚類結(jié)果。圖(a)中五角星表示某一個地點特有的單倍型 

 

  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(中國全產(chǎn))

 

  3 紅豆杉屬物種標準鑒定體系 

  (責任編輯:李雪) 


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