基于植物系统分类学的中国绞股蓝属种质资源研究

Gynostemma, belonging to the family Cucurbitaceae. It can be divided into two subgenera based on different fruit morphology. As a traditional Chinese medicinal herb, It is useful in clinical and medical science because there has a high content of Saponin and dissociative amino acids in G. pentaphyllum. There are 14 species distributed in China according to Flora of China. But the study shows that the location of some species in the phylogenetic tree is different from the existing classification treatment. In this study we intends to carry on the taxonomic study of the genus Gynostemma and phylogenetic relationships among this genus on the basis of previous work using the morphological data (eg. leaves, flowers and fruits) and molecular data (eg. single copy nuclear gene, chloroplast genome), this research could provide a theoretical basis for further development and utilization of this genus, breeding strategy of scientific development and protection of germplasm resources.

绞股蓝属属于葫芦科，根据果实类型不同分为绞股蓝亚属（浆果）和喙果藤亚属（蒴果）。广布种绞股蓝为传统中药材，其中含有大量皂苷、游离氨基酸等有效成分，临床上具有重要的应用价值。据《中国植物志》（英文版）记载，该属在中国分布14个物种，但研究显示多个种在系统发育树中的位置与现有分类处理存在差异。本研究拟采用叶、花、果实等形态数据和单拷贝核基因、叶绿体基因组等分子数据，在已有工作的基础上，对该属植物进行分类学和系统学分析，为该属植物引种、育种策略的科学制定及种质资源的进一步开发利用提供理论依据。

绞股蓝属为葫芦科植物，中国植物志记载该属在中国分布2亚属14个物种，分别为浆果类型的绞股蓝亚属和蒴果类型的喙果藤亚属。广布种绞股蓝为传统中药材，其中含有大量皂苷、游离氨基酸等有效成分，临床上具有重要的应用价值。但研究显示多个种在系统发育树中的位置与现有分类处理存在差异。本研究用20对单拷贝核基因和叶绿体基因组两种标记，对绞股蓝属11个物种进行系统发育关系分析，结果表明：基于两种分子标记构建的系统发育树均显示小籽绞股蓝为较早分化出来的物种，争议较大的3个物种广西绞股蓝、扁果绞股蓝和翅茎绞股蓝（植物志中为绞股蓝亚属）聚成了一个单系分支，系统发育位置上处于2个亚属物种的中间位置。结合已发表的翅茎绞股蓝的果实类型信息（蒴果），我们认为这三个物种系统发育位置应属于喙果藤亚属。此外，我们对绞股蓝基因组和叶绿体基因组数据进行了深入挖掘：①基于绞股蓝基因组数据构建了系统发育树，结果表明绞股蓝与葫芦科其他物种聚为一个大的单系分支，且与苦瓜(M. charantia)约在60.7 百万年(Mya)发生分化；②基于绞股蓝叶绿体基因组对其密码子使用偏性进行了分析，结果表明该密码子使用偏性收选择影响较大。本项目的结果为绞股蓝属植物的进一步开发利用和资源保护提供了理论依据。