飞蓬/紫菀两属植物现代分类特征及资源品质的研究

Erigeron and Aster genus, belonging to Compositae, are widely-used for folk plants with high medicinal value. However, because of the great divergence of traditional taxonomic study and weak research of chemical composition, the development and utilization of resources has been significantly affected. Our previous study showed that these two genera had similar distribution characteristics in southwest mountain area, nearly 20 species plants were used as Meiduoluomi in Tibetan medicine. Chemical compositions are more similar in the same genus, while between two genera chemical differences are particularly significant. In their evolution process, secondary metabolites (especially flavonoids and caffeic acids) may have experienced massive changes to adapt to the alpine environment, therefore, it is necessary to pursue research on the genetic variation, genetic relationship, chemical evolution characteristics and resource quality in these two genera.This project intends to carry out research on three aspects: first, investigation and collection of samples, to search on the morphology, anatomy and DNA barcoding; second, multi-level and multi-perspective analysis on the secondary metabolites and study of resource chemical qualities; third, to those which have good quality but endangered species, conducting research of germplasm resources protection and rescue study work. Through this study, we aim to finish systemic classification and varieties arrangement in Aster and Erigeron at gene and small organic molecular level, reveal the evolution law between genetic material and chemical information, figure out origin of Meiduoluomi, and lay the foundation for their resource conservation, development and utilization.

飞蓬和紫菀两属植物民间使用广泛，药用价值高，但由于传统分类学研究分歧较大，化学成分研究薄弱，严重影响其资源开发与利用。本课题组前期研究表明，两属在西南山区的分布特征相似，近20种植物在藏医药中作为美多罗米使用，其属内植物的化学成分具有较大的相似性，属间的化学差异极为显著，其演化过程中次生代谢产物（特别是黄酮及咖啡酸类）可能发生过重大变化以适应高山环境，因此，对飞蓬属和紫菀属的遗传变异、亲缘关系、化学进化特征及资源品质研究很有必要。本项目拟开展以下研究：①样本调查与采集，形态学、解剖学及DNA条形码研究；②多层次、多角度对次生代谢产物进行分析及资源化学品质研究；③对品质较好、资源濒危的种类进行种质资源保护研究。研究结果将在基因和有机小分子水平实现飞蓬属和紫菀属植物的系统分类和品种整理，揭示遗传物质与化学信息的演化规律，肃清美多罗米的基源，为其资源保护和开发利用奠定基础。

飞蓬和紫菀两属植物在青藏高原地区藏民间使用广泛，药用价值高，但由于传统分类学研究分歧较大，化学成分研究薄弱，严重影响其资源开发与利用。飞蓬和紫菀两属在西南山区的分布特征相似，近20种植物在藏医药中作为美多罗米使用，其属内植物的化学成分具有较大的相似性，属间的化学差异极为显著，其演化过程中次生代谢产物（特别是黄酮及咖啡酸类）可能发生过重大变化以适应高山环境，因此，对飞蓬属和紫菀属的遗传变异、亲缘关系、化学进化特征及资源品质研究很有必要。本项目从样本调查与采集、形态学、解剖学及 DNA条形码，多层次、多角度对次生代谢产物进行分析及对资源化学品质进行了研究。其重要研究结果如下：（1）本课题通过对青藏高原地区的飞蓬属和紫菀属进行资源调查，收集到400多个不同产地、不同基原的样品。（2）分析了青藏高原分布区的紫菀族物种的舌状花的数量（A）、冠毛层数（B）、苞片数（C），发现与其他紫菀族物种的差异都非常明显。（3）比较核基因片段和叶绿体基因片段的ML树，初步确立了青藏高原飞蓬属和紫菀属植物的系统学地位，建立了基于分子系统学的检索表。然而，由于基于不同基因的片段得出的结果差异较大，核基因显示青藏高原分布区的紫菀族物种进化历程有多个物种或多个基因组的参与，亲缘关系较远；而叶绿体基因显示该分布区的物种形成来自于其周围的伴生近缘属，亲缘关系较近。造成这样的原因可能是片段选择上的局限，也可能是物种形成过程中多拷贝基因经历了不同的遗传分化，基因渗透等。因此，关于紫菀属的分类和系统发育需要更深入的研究。（4）本课题深入探讨了紫菀属和飞蓬属植物的化学分类关系，对所采集的400余个样品进行UHPLC-DAD, UHPLC-QTOF-MSMS进行化学成分定性定量分析，准确定量了11个指标成分，并通过多元统计分析对这些样品进行差异分析，对青藏高原紫菀属和飞蓬属植物的属间、种间、种内的共有成分及差异成分进行深入分析，确定了其化学分类标志物及质量标志物。（5）本课题对紫菀属和飞蓬属部分植物进行了抗血栓活性的研究，发现在斑马鱼模型中飞蓬属植物抗血栓活性明显，而紫菀属具有较高的毒性，抗血栓作用较小。本课题研究完成西南山区飞蓬属和紫菀属植物的品种整理，为我国飞蓬属和紫菀属分类提供分子系统学的科学数据；肃清藏医药中美多罗米药材的基源问题，为飞蓬属和紫菀属植物资源的保护和开发利用奠定坚实的基础。