蘭科重要藥用植物DNA條形碼鑒定及其生態(tài)適宜性

1、蘭科重要藥用植物DNA條形碼鑒定及其生態(tài)適宜性蘭科植物是被子植物中最進(jìn)化的類(lèi)群和世界性大科之一 , 在全世界約有 800 屬20 00035 000種。蘭科植物中可供藥用的物種較多。由于生態(tài)環(huán)境遭破壞、過(guò)度采挖、科研滯后等因素 , 導(dǎo)致許多野生蘭科藥用 植物的生境遭到破壞甚至喪失 , 野生蘭科藥用植物資源量急劇減少。蘭科藥用植 物中的許多物種因其形態(tài)高度進(jìn)化 , 物種之間僅有細(xì)微差異 , 從形態(tài)上對(duì)其進(jìn)行 鑒定較困難 , 急需尋求一種更高效的適宜用于鑒定蘭科藥用植物的方法。此研究運(yùn)用DNA條形碼分子鑒定法對(duì)蘭科藥用植物進(jìn)行鑒定研究，探討此分 子鑒定法在鑒定蘭科藥用植物上的可行性，期望DNA條形

2、碼分子鑒定法能從分子 水平支持蘭科藥用植物的傳統(tǒng)形態(tài)分類(lèi) , 推動(dòng)蘭科藥用植物鑒定研究。蘭科藥用 植物是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn) , 重要問(wèn)題之一就是生態(tài)適宜性問(wèn)題 , 人們常常因所選 擇的引種地不適宜而使種植出的藥材達(dá)不到藥典規(guī)定的藥材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。鑒于這一現(xiàn)實(shí)問(wèn)題 , 此研究期望尋求一種簡(jiǎn)便方法解決該問(wèn)題 , 為蘭科藥用 植物的引種提供科學(xué)支撐。此研究運(yùn)用DNA條形碼分子鑒定法對(duì)163份蘭科藥用 植物樣品進(jìn)行DNA條形碼分子鑒定研究，并運(yùn)用為研究藥用植物產(chǎn)地生態(tài)適宜性 而開(kāi)發(fā)的“藥用植物全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃信息系統(tǒng)” (GMPGIS對(duì)其中較常用 及珍稀瀕危的 19 種蘭科重要藥用植物進(jìn)行生態(tài)適宜性研

3、究 , 并對(duì)在野外調(diào)查、鑒 定及生態(tài)適宜性研究中發(fā)現(xiàn)的一種蘭科齒唇蘭屬新種開(kāi)展相關(guān)研究。1.蘭科藥用植物DNA條形碼分子鑒定研究蘭科藥用植物形態(tài)分類(lèi)困難 ，此研 究運(yùn)用DNA條形碼分子鑒定方法從分子水平驗(yàn)證蘭科藥用植物的傳統(tǒng)形態(tài)分類(lèi)。以matK,psbA-trnH和ITS2序列作為DNA條形碼對(duì)已進(jìn)行過(guò)形態(tài)鑒定的 49屬135種 163 份蘭科藥用植物樣品進(jìn)行分子鑒定經(jīng)DNA提取,PCR擴(kuò)增、雙向測(cè)序及校對(duì)拼接后,將得到的序列在Gen Ba nk數(shù) 據(jù)庫(kù)中進(jìn)行BLASTS匕對(duì),然后運(yùn)用MEGA 7.0軟件中的Neighbor-joining(NJ)法構(gòu)建物種系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)。結(jié)果表明 :163 份蘭

4、科重要藥用植物樣品均能成功提取 DNA;matK,psbA-trnH 和 ITS2 序列的 PCF擴(kuò)增效率分別為 100%,100%口 98.77%; 此研究中共得到487條蘭科藥用植物DNA條形碼序列，其中的345條序列在 Gen Ba nk數(shù)據(jù)庫(kù)中比對(duì)到了相應(yīng)物種的序列,142條為新增序列，這些新提交到 GenBanl數(shù)據(jù)庫(kù)中的蘭科藥用植物DNA條形碼序列將進(jìn)一步充實(shí)GenBank數(shù)據(jù)庫(kù) 中的物種序列信息，促進(jìn)蘭科藥用植物的DNA條形碼鑒定研究；運(yùn)用NJ法,基于 matK,psbA-trnH和ITS2這3種DNA條形碼序列所構(gòu)建的蘭科藥用植物系統(tǒng)進(jìn)化 樹(shù)中 , 大部分物種都能單獨(dú)聚為一支

5、, 聚在一起的屬種可以成為親緣關(guān)系研究的 重點(diǎn), 所得出的蘭科藥用植物系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)能在一定程度上表明其中一些物種的親 緣關(guān)系遠(yuǎn)近；基于matK序列所構(gòu)建的物種系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)要優(yōu)于基于 psbA-trnH和 ITS2序列所構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù);matK,psbA-trnH和ITS2序列在鑒定蘭科藥用植 物過(guò)程中互為補(bǔ)充，DNA條形碼分子鑒定法可用于輔助蘭科藥用植物的分類(lèi)鑒定。在相關(guān)網(wǎng)站支持下 , 制作完成了此研究中得到的 133種蘭科藥用植物的 ITS2 序列信息二維碼 , 方便使用移動(dòng)終端 (Android 手機(jī)、 iPhone 等)的用戶(hù)獲取對(duì)應(yīng) 物種的DNA條形碼序列信息，為今后研究蘭科藥用植物提供

6、便捷與研究基礎(chǔ)。2.蘭科藥用植物生態(tài)適宜性研究由于人們對(duì)蘭科藥用植物需求量的增多 ,對(duì)其野生 資源的采挖更加嚴(yán)重 , 因此急需開(kāi)展生態(tài)適宜性方面的研究 , 找到物種的適宜生 長(zhǎng)區(qū)域,加大引種栽培 ,以栽培品代替野生品以滿(mǎn)足市場(chǎng)供應(yīng) ,減少人們對(duì)野生蘭 科藥用植物的采挖。運(yùn)用為研究藥用植物產(chǎn)地生態(tài)適宜性而開(kāi)發(fā)的 “藥用植物全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃信息系統(tǒng)” （GMPGIS對(duì)較常用及珍稀瀕危的19種蘭科重要藥用植物進(jìn)行了生態(tài)適宜性研究。首先通過(guò)開(kāi)展野外調(diào)查（GPS采點(diǎn)）并查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料及數(shù) 據(jù)庫(kù),得到此 19種蘭科重要藥用植物在中國(guó)的 2 725 個(gè)分布點(diǎn)經(jīng)緯度信息 ,再將 經(jīng)整理和轉(zhuǎn)化后的各物種

7、分布點(diǎn)經(jīng)緯度（附錄III）導(dǎo)入GMPGI中,生成各物種分 布點(diǎn)的 shape 文件, 在基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)、全球氣候數(shù)據(jù)庫(kù)、藥用植物分布空 間數(shù)據(jù)庫(kù)等相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)的支持下,運(yùn)用GMPGISS行此19種蘭科重要藥用植物在 中國(guó)的產(chǎn)地生態(tài)適宜性分析 , 最后得到此 19種蘭科重要藥用植物的主要生長(zhǎng)區(qū) 域氣候因子值、在中國(guó)的分布點(diǎn)圖和在中國(guó)的最大生態(tài)相似度區(qū)域分布圖 , 并進(jìn) 行此 19種蘭科重要藥用植物在中國(guó)的生態(tài)適宜性區(qū)劃 ,找出此 19種蘭科重要藥 用植物在中國(guó)的適宜撫育區(qū)域和引種栽培區(qū)域。此研究中所得出的此 19種蘭科藥用植物在中國(guó)的最大生態(tài)相似度區(qū)域均包 括了中國(guó)植物志中記載的這些物種在中國(guó)

8、的全部分布區(qū)域 , 其最大生態(tài)相似 度區(qū)域與相關(guān)研究中得出的分布區(qū)域相符 , 其主要生長(zhǎng)區(qū)域生態(tài)因子值也與相關(guān) 文獻(xiàn)中記載的物種生態(tài)因子值相符 , 并且, 此研究還得出了一些在之前的文獻(xiàn)中 沒(méi)有記載的蘭科藥用植物的新適宜分布區(qū)域。此研究為較常用及珍稀瀕危的 19 種蘭科重要藥用植物所做的生態(tài)適宜性研究能為這些物種的野生撫育、 引種栽培 選地及生產(chǎn)區(qū)劃提供基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)和參考依據(jù)。此研究結(jié)果對(duì)這些物種的育種也能提供一定的幫助 , 可以為人們?cè)诜植紖^(qū)選 育出適合當(dāng)?shù)卦耘嗟钠贩N提供科學(xué)依據(jù) ,如在干旱區(qū)域選育耐旱品種。 3.蘭科齒 唇蘭屬新種研究基于前面的野外調(diào)查、鑒定及生態(tài)適宜性研究 , 發(fā)現(xiàn)了蘭科植物 一新種那坡齒唇蘭 Odontochilus napoensis H.Tang et Y.F.Huang sp.nov.,此新種僅被發(fā)現(xiàn)分布于靠近中越邊境的中國(guó)廣西壯族自治區(qū)百色市那坡縣境內(nèi) 妖皇山石灰?guī)r地區(qū)的常綠闊葉林下 , 這個(gè)新種很可能在靠近中越邊境的越南石灰 巖地區(qū)也有分布。通過(guò)對(duì)此新種所進(jìn)行形態(tài)描述及其與近似種的區(qū)別、