金毛狗是传统药材“狗脊”的基原植物,由于姿态优美、四季常绿、根状茎形似一只仰卧的金毛小狗,还常被作为观赏植物和工艺品销售。无序的采挖和生境的破坏已造成野外资源量急剧减少。该物种早已被列入濒危野生动植物种国际贸易公约附录2 (CITES, Appendix II),是唯一产自亚洲的药用蕨类植物。目前,金毛狗属Cibotium全属被纳入《国家重点保护野生植物名录》二级保护范畴。
药材“狗脊”的基原植物金毛狗Cibotium barometz
金毛狗科Cibotiaceae仅有一属,约10个物种,主要分布在中部美洲、夏威夷群岛及亚洲的热带和亚热带地区。我国已知2种,其中,金毛狗Cibotium barometz (L.) J.Sm.广泛分布于亚洲的亚热带和热带地区,以我国华南地区为分布中心;菲律宾金毛狗C. cumingii Kunze分布于我国台湾和菲律宾。二者的鉴别主要依据羽片基部小羽片的缺失情况和基部小羽片上的孢子囊群数。
本研究的金毛狗属植物采样图
黄点,金毛狗;红点,菲律宾金毛狗;蓝点,中缅金毛狗
研究团队在中国及邻近地区进行了充分取样,通过基因组浅层测序获取叶绿体全基因组,并在此基础上开展了谱系发生研究。结果表明,中国实际上分布有3种金毛狗属植物,即除上述2种外,在云南西北部和缅甸东北部还发现了1个新种,中缅金毛狗C. sino-burmaense X.C.Zhang & S.Q.Liang;同时,金毛狗的分布区内存着较为显著的东西谱系分化。该研究为金毛狗药用资源的开发、保护和育种奠定了基础。文中还提供了形态特征分种检索表,并开发了5个叶绿体DNA条形码区段以有效区分上述物种和谱系。
基于叶绿体基因组数据构建的国产金毛狗属系统发生关系
中国3种金毛狗属植物的分种检索表
1a. 叶片下部羽片下侧小羽片存在或仅有1枚缺失,稀见2枚缺失;小羽片每裂片上着生1-10对孢子囊群............... 2
2a. 同一羽片的上侧和下侧小羽片近乎等长,小羽片裂片顶端圆钝具短尖;孢子囊群长圆形,每裂片仅1-5对;孢子外壁赤道轴直径小于43μm............... 1. 金毛狗 C. barometz
2b. 同一羽片的下侧小羽片短于上侧(约为1/2),小羽片裂片顶端急尖;孢子囊群长圆形或球形,每裂片4-8对,有时多于10对;孢子外壁赤道轴直径大于45μm.............. 2. 中缅金毛狗 C. sino-burmaense
1b. 叶片下部羽片下侧小羽片通常缺失达3枚;小羽片每裂片上通常仅着生1-2对孢子囊群.............. 3. 菲律宾金毛狗 C. cumingii
新种,中缅金毛狗Cibotium sino-burmaense
新种,中缅金毛狗Cibotium sino-burmaense的生境和形态特征
本研究成果以“Phylogenomic analysis, cryptic species discovery, and DNA barcoding of the genus Cibotium in China based on plastome data”为题,于2023年6月6日在线发表于Frontiers in Plant Science。国家植物园孢子植物分类团队张宪春课题组的在读博士生梁思琪和和广西林科院蒋日红为共同第一作者,广西林科院李开祥和张宪春为共同通讯作者。本研究得到了广西林科院“保护植物金毛狗种质资源评价”项目(桂林研[RC]2302)、国家植物标本资源库建设运行项目(E0117G1001)、广西林业局2022年中央财政林业改革发展资金“金毛狗种质资源收集、保护与利用”、 广西林草种质资源普查与收集项目(GXFS-2021-34)的支持。
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