中国蜘蛛抱蛋属植物超级条形码及其分类学研究

Because of Aspidistra genus of small flowers, flowering period is short, easily concealed, difficult in collection and large variations, classification and identification is difficult, so far the classification system has not satisfactory, although now the use of cytotaxonomy, micro morphology, palynology identification and DNA barcoding of the plants, but the effect is not ideal, it will seriously affect the profound exploration and utilization of the genus.In this project, we will use PacBio single molecule DNA sequencing technology to obtain complete chloroplast genome sequences of medicinal plants in Aspidistra in China. SNPs intensive area will be gained by further analysis. Moreover, we will use separately sequences from SNPs intensive area and complete chloroplast genome sequences as super-barcodes to identify species in Aspidistra, the ability of the two super-barcodes to distinguish species in Aspidistra; Phylogenetic analyses using maximum likelihood and Bayesian inference were performed, to controversial problems of the infrageneric classification and definition of difficult species were discussed. This project will construct efficient, rapid identification system of the genus in Aspidistra provides the reference for the new method, provide new ideas for the medicinal plant DNA barcoding study; help to promote the solution to the problem of taxonomy of the genus, provide theoretical basis for the establishment of the infrageneric classification system.

由于蜘蛛抱蛋属植物花小、花期短、伏地易被掩盖难采集且变异较大，其分类鉴定很困难，迄今为止没有较为满意的分类系统，虽然现在多辅以细胞分类学、微形态学、孢粉学及DNA条形码进行鉴定，但效果并不理想，这将严重影响到该属药用植物的深层次开发利用。本项目将采用PacRio单分子测序技术获得中国蜘蛛抱蛋属药用植物的叶绿体全基因组序列，进一步筛选出基因组SNPs密集区，分别将SNPs密集区和叶绿体全基因组作为超级条形码，考察它们对蜘蛛抱蛋属药用植物的鉴定能力；同时运用最大似然法和贝叶斯法构建蜘蛛抱蛋属药用植物的系统发育树，分析蜘蛛抱蛋属物种间的系统进化关系，对属下分类存在的争议问题及疑难物种的界定进行探讨。本项目将为构建蜘蛛抱蛋属植物高效、快速鉴定体系的新方法提供依据，为药用植物DNA条形码鉴定研究提供新思路；有助于促进解决该属的分类学问题，为建立属下分类系统奠定理论基础。

由于蜘蛛抱蛋属Aspidistra植物花小、花期短、伏地易被掩盖难采集且变异较大，其分类鉴定很困难，迄今为止没有较为满意的分类系统，虽然现在多辅以细胞分类学、微形态学、孢粉学及DNA条形码进行鉴定，但效果并不理想，严重影响到该属药用植物的深层次开发利用。本项目通过对中国蜘蛛抱蛋属植物资源野外调查和样品采集，在形态分类学的基础上，基于illumina高通量测序平台获得了25种中国蜘蛛抱蛋属植物的叶绿体全基因组序列，完成了该属植物叶绿体全基因组物理图谱的绘制与分析，以及对该属植物叶绿体全基因组的SNP和InDel多态性分析和种间遗传距离的计算分析，运用最大似然法、最大简约法、贝叶斯法构建蜘蛛抱蛋属药用植物的系统发育树的分析研究。发现中国蜘蛛抱蛋属植物新种2种即綦江蜘蛛抱蛋、正安蜘蛛抱蛋，丰富了我国的生物多样性，填补了空白，具有重要的分类学意义。首次获得中国蜘蛛抱蛋属25个植物的叶绿体全基因组序列，对该属植物的叶绿体全基因组的结构、组成、种类进行系统分析和多态性研究，为植物通用条形码的确立提供资料。首次对中国蜘蛛抱蛋属25个植物的叶绿体全基因组进行遗传距离的分析，可以推测种间的亲缘关系，为蜘蛛抱蛋属植物的分类鉴定奠定了理论依据。首次基于中国蜘蛛抱蛋属25个植物的叶绿体全基因组，通过最大简约法、最大似然法、贝叶斯法构建系统发育树，能够从分子生物学角度推断该属植物之间亲缘关系。成功引种中国蜘蛛抱蛋植物25种，建立了蜘蛛抱蛋属种质资源圃，为今后对该属植物深入研究奠定了物质基础。.项目发表了论文5篇，其中SCI收录2篇；培养青年教师2人；培养研究生1名。.以上研究成果，丰富了中国蜘蛛抱蛋属植物形态分类学、分子生物学等研究资料，对于解决该属的分类学难题及建立属下分类系统奠定了理论基础，具有重要的学术价值。同时为构建蜘蛛抱蛋属植物高效、快速鉴定体系的新方法提供了科学依据，为药用植物DNA条形码鉴定研究提供新思路，并对推进该属植物的可持续开发利用具有重要的意义。