中药大黄原植物的形态变异、遗传变异与地理分布格局间的相关性研究

以往对植物近缘种的划分是靠蜡叶标本完成的，而标本的采集属间断取样，并不反映近缘种间的本质区别，这是造成中药原植物混乱的重要原因。中药大黄的3种原植物（药用大黄Rheum officinale、掌叶大黄R. palmatum、唐古特大黄R. tanguticum）及同组的条裂大黄R. laciniatum和秦岭大黄R. qinlingense间的区别主要是叶片的分裂深度不同，在性状上连续、在分布上相互重叠，形成了一个种的复合体，是研究有关种的划分问题的好材料。本项目拟在种的复合体的分布区内连续居群取样，对各居群间从形态变异式样、遗传多样性（ISSR标记）和分子系统学（rDNA ITS序列）方面进行研究，分析这三者之间与地理分布格局间的相关性，探讨各种的划分标准是否合理，进而确定这些种是否成立。该项目的完成，不仅能够澄清中药大黄原植物的分种问题，还能够对药用植物中的种的复合体的研究提供借鉴。

本研究通过野外调查和查阅标本两种方式对中药大黄原植物药用大黄、掌叶大黄和唐古特大黄三种植物（包括变种六盘山鸡爪大黄）的分布格局进行了调查。掌叶大黄的分布最广，包括河北西南部、山西南部、湖北西部、重庆南部、四川中部以西、甘肃南部和中西部、青海以及西藏地区。唐古特大黄的分布区与掌叶大黄分布区的西北部重叠，主要分布在高海拔、低经度地区，而药用大黄的分布区则与掌叶大黄分布区的东南部重叠，主要分布在低海拔、高经度地区；唐古特大黄与药用大黄呈现出替代分布的格局。掌叶大黄与唐古特大黄和药用大黄的重叠分布以及唐古特大黄和药用大黄二者之间呈替代分布。对中药大黄原植物的形态变异式样进行了分析，测量了44个居群786个个体的2358枚叶片的分裂深度，将代表叶片分裂深度的性状数量化。研究结果表明侧裂片的深度在大黄原植物中表现出连续变化的趋势，裂片从浅裂到半裂再到深裂逐步过渡。主裂片的性状也是从宽三角形再到线形连续变化的。结果表明划分大黄原植物的形态指标之间具有极强的相关性，不足以作为划分物种的指标。采用ISSR标记对采自中药大黄原植物整个分布区的42个居群共849个个体的植物的幼嫩叶片，筛选到12条引物对所有个体进行了ISSR分析，结果表明无论是药用大黄、掌叶大黄还是唐古特大黄，居群水平上的遗传多样性偏低，而物种水平上的遗传多样性均较高。物种间的遗传分化很小，遗传变异大多存在种内居群间。贝叶斯树、UPGMA聚类树以及PCA分析，均表明大黄原植物的三个物种没有按物种单独聚为一支，不同物种不同居群相互交错的聚在一起。基于ITS2序列分析的NJ聚类树与ISSR分析的UPGMA聚类树结果相似。综合形态变异、地理分布格局、ISSR遗传变异分析及ITS2序列分析的结果，本研究结果表明中药大黄原植物（掌叶组）的各物种可能在实质上应该是同一个物种，即掌叶大黄，而药用大黄与唐古特大黄（包括变种）可能是掌叶大黄不同个体的极端表型个体。