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科研进展

高连明和李德铢团队为全球红豆杉属植物制定分子和地理身份证

文章来源:中国西南野生生物种质资源库,中国科学院东亚植物多样性与生物地理学重点实验室  |  发布时间:2018-05-25  |  作者:刘杰,高连明,李德铢  |  浏览次数:  |  【打印】 【关闭

 

  物种的准确鉴定是生物多样性保护的基石,为珍稀濒危物种找到一个快速、准确的鉴定方法,对生物多样性保护策略的制定、非法贸易的遏制乃至司法公正都至关重要。然而,传统分类学的方法已无法满足上述需求,特别是对一些特征残缺、经过初加工的样品更是束手无策。DNA条形码技术融合物种分布区模拟来构建可靠的物种鉴定体系的方法,为上述问题的解决带来了曙光。然而在全球尺度上,条形码标准数据库的构建目前仍缺乏兼顾类群覆盖和空间分布的深度取样研究。 

  中国科学院昆明植物研究所植物多样性演化和生态适应团队的高连明团队和植物多样性与基因组学团队李德铢团队多年来一直致力于红豆杉属物种形成演化和保护遗传学研究。红豆杉属(Taxus L.)隶属于红豆杉科,其枝叶和树皮中含紫杉醇,该化合物对乳腺癌、卵巢癌等癌症具有良好的疗效。但自20世纪90年代起,由于人为过度砍伐利用,红豆杉属的野生资源急剧下降,部分地方的野生群体甚至已经灭绝。在原有分类学框架下,该属5个物种被世界自然保护联盟(IUCN)列为濒危物种,4个收录入《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)附录II,而我国将该属全部植物列为国家一级保护植物。此前,该研究团队在红豆杉属的物种形成和演化方面取得了系列进展(Gao et al. 2007; Liu et al. 2011; Liu et al. 2013; Moller et al. 2013; Poudel et al. 2014)。最近,该团队刘杰博士联合国内外同行,通过整合全球红豆杉属的遗传和分布数据,综合运用DNA条形码、物种分布区模拟和谱系地理学等多学科交叉的研究方法,首次提出全球红豆杉属共有15种,中国有10种,并为全球已知的15种红豆杉属植物构建了DNA条形码标准数据全库(comprehensive reference library)和精准的物种分布地图,确定了该属全部物种的分子和地理身份证,并将其成功的运用到法医鉴定中,构建了标准的物种鉴定体系。 

  研究发现,trnL-trnF是红豆杉属理想的DNA条形码,它可以鉴定该属所有物种;结合ITS,则可以鉴定杂交种;NJ法是最理想的物种鉴定方法。通过4151个个体trnL-trnF序列的扫描,检测到73个在物种甚至群体水平特异的单倍型,在195个个体的ITS序列中,发现了63个单倍型,两者构成了基于单倍型的红豆杉属DNA条形码标准数据全库。DNA条形码取样策略比较表明,DNA条形码标准数据库的全面性和可靠度受到类群、地理和遗传不同维度的取样完整性和强度的综合影响。物种分布区模拟显示,除了分布在中国-喜马拉雅地区的南方红豆杉外,其余物种都呈异域分布式样。基于本研究建立的DNA条形码标准数据全库和物种分布地图已成功应用于三例法医鉴定案中,其中,两个未知样品被准确鉴定到种级水平,其一精准到了来源地;第三个样品被成功鉴定为杂交种。本研究构建的红豆杉树属植物标准物种鉴定体系,将在该属植物的物种监管、多样性保护管理和打击非法贸易等方面发挥重要作用,此外,该研究也将为其他IUCNCITES附录类群的标准物种鉴定体系构建提供可循范例。 

  研究成果以“Integrating a comprehensive DNA barcode reference library with a global map of yews (Taxus L.) for forensic identification” 为题于 国际生物多样性日 522日)在线发表于Molecular Ecology Resources上。刘杰副研究员为论文第一作者,高连明研究员和李德铢研究员为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家重大科学研究计划和昆明植物所学科交叉引导项目的资助。 

  文章链接 

 

  1 红豆杉属trnL-trnF (a)ITS (b)单倍型和三个未知法医样品(X1X2X3)的聚类结果。图(a)中五角星表示某一个地点特有的单倍型 

 

  2红豆杉属植物的地理分布图,其中北美洲4种,欧洲1种,亚洲10种(中国全产)

 

  3 红豆杉属物种标准鉴定体系 

  (责任编辑:李雪) 


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