黑龙江杓兰属植物表型特征及系统发育分析

南京林业大学学报（自然科学版）第50卷

morphological markers for its classification.Integrated phenotypic and phylogenetic analyses consistently demonstrated that：the white-and pink-flowered forms of C.macranthos constitute the same species；C.calceolus and C.shanxiense likely represent sister lineages derived from the same maternal ancestor；populations DB1，DB2and DB5of C.ˑ

ventricosum form a distinct clade potentially originating from C.calceolus as the maternal parent，while populations DB3，DB4，DB6，DB7and DB8cluster in another clade likely descended from C.macranthos ，with population DB6showing evidence of possible backcrossing with C.macranthos ；C.guttatum remains phylogenetically distant from all other studied species.ʌConclusionɔInferring genetic relationships in Cypripedium ，particularly for hybrid taxa，cannot rely solely on a single phenotypic trait or single DNA marker.A comprehensive approach integrating phenotypic data with both chloroplast and nuclear DNA sequences is essential for accurately elucidating phylogenetic relationships and taxonomic boundaries.

Keywords ：Cypripedium plants；phenotypic characteristics；phylogenetic relationship；plant taxonomy；chloroplast genes

杓兰属（Cypripedium ）是兰科杓兰亚科中进化程度较高㊁地理分布较复杂的一个属［1］㊂据‘中国东北部种子植物种的分布区类型“与‘东北草本植物志“记载［2-3］，我国东北地区分布的杓兰属植物包括黄铃杓兰（C.yatabeanum ）㊁大花杓兰（C.mac-ranthos ）㊁杓兰（C.calceolus ）㊁东北杓兰（C.ˑventri-cosum ）㊁山西杓兰（C.shanxiense ）和紫点杓兰（C.guttatum ），其中黄铃杓兰仅有文献记载，缺乏可靠的标本与实地调查记录㊂在对长白山地区杓兰属植物的调查中发现［4-6］，大花杓兰㊁杓兰与东北杓兰存在丰富的表型多样性，部分类型与俄罗斯远东地区所记载的大花杓兰变种形态相似㊂张毓等［7］，孙叶迎［8］在华北与东北地区的调查进一步表明，该地区杓兰属植物亲缘关系复杂，东北杓兰与亲本之间可能发生回交，产生多种中间类型，仅依靠形态特征难以准确区分，导致分类问题长期存在争议㊂

分子系统学研究显示，ITS 序列与叶绿体基因片段在杓兰属物种鉴定中具有较高分辨力㊂如，基于ITS 与5个叶绿体片段的研究支持墨西哥兜兰属（Mexipedium ）与美洲兜兰属（Phragmipedium ）亲缘较近，而杓兰属与碗兰属（Selenipedium ）构成姐妹群［9-10］；对日本礼文岛大花杓兰变种（C.mac-ranthos var.rebunense ）的研究发现，其与我国大花杓兰在叶绿体基因rbc L 上无差异，但在ITS 序列上存在分化，提示二者并非同一物种［11-12］㊂此外，基于ITS 与trn H psb A 片段对我国西南地区杓兰属植物的系统发育分析表明，大叶杓兰（C.

fasciolatum ）与大花亚组的杓兰亲缘更近［13-14］㊂

鉴于东北地区杓兰属植物系统发育关系与杂

交种形态界定尚存争议，本研究以黑龙江省13个杓兰属居群为材料，结合表型比较与分子系统学方法，分析其形态差异，并基于核基因ITS 与3个叶绿体DNA 片段（trn L F㊁trn H psb A㊁rbc L）构建系统发育树，以期为该属植物的亲缘关系与分类界定提供理论与数据支持㊂

1 材料与方法

1.1 试验材料

本研究在黑龙江省兰科植物普查基础上，选定杓兰属植物分布较为集中的地区（包括宁安市小北湖国家级自然保护区和伊春市浩良河镇）作为研究区域（因所有黑龙江分布的杓兰属植物均属国家二级保护濒危物种，出于保护需要，本研究不公开具体经纬度信息）㊂在材料收集过程中，笔者实施了保护性测量与叶片采样㊂东北地区的杓兰属植物主要分布于长白山及大小兴安岭，多生长于蒙古栎-黑桦（Quercus mongolica-Betula dahurica ）混交林下㊂参照‘中国杓兰属植物“‘中国植物志“及‘中国生物物种名录“［15-17］，本研究共测量并采集

5种杓兰属植物，分别为杓兰㊁大花杓兰㊁东北杓兰㊁山西杓兰和紫点杓兰㊂基于唇瓣颜色㊁萼片颜色及花瓣扭曲度等形态特征，将上述5个种进一步划分为13个居群（图1与表1）㊂采集的植物叶片置于无纺布硅胶袋中带回实验室，经无菌水冲洗并擦干后，保存于-80ħ冰箱备用

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