中国藁本属的系统分类学研究—兼论药用藁本类植物的分子鉴定及其替代种源找寻

Ligusticum, as an important taxonomic group within the family of Apiaceae, has uncertain circumscription and confused species relationships. In this study, through expanded sampling, we will clarify its phylogenetic relationships with presumed relatives and rebuild a new reasonable infra-genus classification by combining morphological and molecular evidence. Meanwhile, due to the morphological similarities,historical and regional differences, medicinal Ligusticum species among different regions are frequently misused, we will use the rapidly developed technique of DNA barcoding to authenticate the true Ligusticum,supplying identified method for the local people. Finally, on the base of clear phylogenetic relationships,distribution information and chemical constituents, we will try to exploit possible substitutes for the true Ligusticum.

藁本属作为伞形科分类系统中一个重要的分类群，因属内种类组成复杂、种间关系不清，属的外缘即与其它属的关系模糊而成为伞形科系统分类学中的研究难题。本研究拟在已有的研究基础上，通过对中国的藁本属及相关类群广泛取样，借助形态学和分子生物学的研究手段探讨其与近缘类群之间的关系，建立一个更为合理的中国藁本属属下分类系统；由于历史原因和地区性差异，人们对药用藁本类植物的认知和使用不尽相同，容易造成误用，我们将运用近年来迅速发展起来的DNA条形码研究手段，厘清各自种源，以指导民间的日常用药；同时基于可靠的分子系统树并结合产地、药用成分等信息，寻找可能的替代种源。

藁本属约60种，广布于欧亚大陆和北美，一直以来属内种间关系不清、属的外缘与其它属的界限模糊，存有争议。本项目通过对中国乃至欧亚和北美分布的藁本属相关类群及药用藁本品种进行广泛取样，综合形态学、物种空间地理分布，分子生物学等方面的证据解决了藁本属与近缘类群的演化关系，界定藁本属的界限，厘清药用藁本类植物的种源，并寻找其可能的替代种源。叶表皮微形态特征在藁本属类群分类方面有一定的意义，结果显示基于小苞片、果实和花粉特征建立的藁本属属下分类系统是不自然的，拟藁本属的类群根据叶表皮特征无法与藁本属区分开来，而岩茴香属和丽江藁本都应从藁本属中分离出去。分子系统学的研究表明藁本属不是一个单系，其类群分散到六个大的分支中，即丝瓣芹分支，滇芹分支，Pyramidoptereae，山芎分支，亮蛇床族和滇芎分支，且每一个分支中的藁本属类群都不聚成单系分支；中国特有的藁本大多分散到亮蛇床族的中国藁本分支，而北美特有的类群则位于山芎分支；重新界定内涵的藁本属目前只包括两个种（即模式种苏格兰藁本L. scoticum和L. holopetalum），位于丝瓣芹分支；理塘藁本和盐源藁本根据目前的分析结果，分别被转移到羌活属和当归属；曾被认为和藁本属关系密切的属中，除了单型属Paraligusticum和Rupiphila,其它属（即蛇床属,Hymenidium,厚棱芹属，亮蛇床属，岩茴香属和拟藁本属）都不是单系，且都远离狭义藁本属的类群。药用藁本类植物鉴定方面，利用ITS2及其二级结构能够方便可靠的将正品藁本及其混淆品和伪品鉴别出来，市售的藁本药材除了正品藁本外，还有鞘山芎和滇芹，且占有相当大的比例，而蕨叶藁本与正品藁本具有较近的亲缘关系，且化学成分相似，可做为合适的替代种源。此外，除完成既定研究内容，本项目还对宏基因组在中成药鉴定方面的研究进行了探索。以综述的形式总结了宏基因组概念提出的学科背景，重点介绍了这一目前国际上前沿的技术在中成药鉴定方面的研究进展，对该技术的运用和发展从实验到数据总结分析等方面提出了建设性的意见和建议；并对中成药人参健脾丸的处方成分运用该技术进行分析。总的来说，本项目为后续藁本属及相关类群的分类学修订提供了框架，同时构建的物种标准序列矩阵为藁本类药材的鉴定和相关药企藁本类植物的选育和种植提供提供了指导依据。