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柳叶红茎黄芩(Scutellariayunnanensis Lévl.var.salicifolifc Sun ex G.H.Hu)为唇形科(Labiacae)黄芩属(Scutellaria Linn.)多年生草本植物,又名血沟丹,这一变种与原种不同在于叶狭长呈长圆形或披针形,产于重庆、四川、贵州等地,生于沟谷边或灌木丛中,全株药用,有清热解毒之功效。本研究以重庆北碚缙云山和江津四面山现存的8个柳叶红茎黄芩种群为研究对象,采用形态学标记、HPLC和ISSR分子标记技术,从形态学、生化和分子水平对柳叶红茎黄芩种群遗传多样性进行科学评价,为该物种的遗传多样性的保护、开发与利用提供理论和实践基础。
经研究证明,得到以下结论:
1)形态学水平的研究:对柳叶红茎黄芩各种群包括茎、叶和花在内的40项特征性状进行测量和统计分析,有34项差异显著,占85%,其中就有30项达到极显著水平,占75%。说明在不同生境中柳叶红茎黄芩形态特征在总体上差异显著;其中性状差异程度依次为花组>叶组>茎组。经野外调查发现,柳叶红茎黄芩不同种群间在营养器官尤其在叶的表观特征上出现较大差异,如在叶边缘齿数或叶片大小等性状上有显著差异。
在形态学水平,各种群间遗传相似系数平均值为0.985,表明种群间虽有分化,但遗传相似度仍然较高;聚类时,8个种群可明显区分为2个大的表征群,但其中S07、S08与其它种群遗传距离相对较远。
2)生化水平的研究:首次成功建立了柳叶红茎黄芩HPLC指纹图谱。实验结果表明,8个柳叶红茎黄芩种群的样品均具有11个共有指纹特征峰,且相对峰面积值间差异不大;同时各种群样品HPLC图与共有模式对照指纹图谱的相似度均在0.97以上,平均相似度为0.981,表明不同种群样品间存在显著的相似性,即柳叶红茎黄芩种群间存在较高的遗传同质性和较近的亲缘关系。
各种群间遗传相似系数平均值为0.999,表明各种群在生化水平上有较高的遗传相似性;聚类时,8个种群明显区分为2个表征群,其中S07、S08与其它种群遗传距离相对较远。
本研究建立测定柳叶红茎黄芩的根、茎、叶中黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素和汉黄芩素含量的反相高效液相色谱法;不同种群根、茎、叶样品中4种活性成分积累相似,总量依次为根>茎>叶,其中汉黄芩苷含量积累的较多,其次是黄芩苷和汉黄芩素,黄芩素在各种群根中的积累极少,而S07、S08这两个种群个体中4种物质的含量稍高于其它种群个体。比较同一种群的根、茎、叶4这种活性成分的积累:根中4种物质均有积累,其中汉黄芩苷>黄芩苷>汉黄芩素>黄芩素,黄芩素的含量非常低;叶中活性成分的积累量相对较少,未检测到黄芩素和汉黄芩素;茎中也未检测到黄芩素;黄芩苷和汉黄芩苷在根中的积累量比在茎中的多,以苷元形式存在的黄芩素和汉黄芩素在柳叶红茎黄芩中含量极少。
3)分子水平的研究:首次采用ISSR分子标记对柳叶红茎黄芩种群间遗传多样性开展研究,通过实验筛选出7条重复性好、稳定性高、谱带清晰且呈现多态性的引物,共扩增出47条可区分的DNA条带,其中有21条带呈多态性,占总扩增带的45%;经分析,柳叶红茎黄芩种群间遗传相似系数平均为0.858,说明种群间具有一定的遗传变异,但分化程度不高。聚类时,8个种群明显分为2个大的表征群,说明种群间差异较大,其中S07、S08与其它种群遗传距离相对较远。
4)综合研究分析:运用形态、生化和基因水平上的研究对柳叶红茎黄芩种群进行聚类并结合环境资料进行分析,聚类结果在一定程度上是相一致的,8个种群在三个水平上均可明显区分为两个大的表征群,即来源于江津四面山的S07、S08种群与其他种群明显分为两个表征群,在每个表征群内某些地理位置相近或生境条件相似的的种群在聚类时首先聚在一起;可以看出,遗传距离的远近和地理位置及生境条件存在或多或少的联系。