《Limnology》：DNA barcoding of the invasive alien aquatic weed Heteranthera reniformis Ruiz and Pavon using chloroplast DNA markers
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为解决基于形态学的物种鉴定可能不准确，且肾形异蕊花（Heteranthera reniformis）分子数据缺乏的问题，研究人员开展了利用叶绿体 DNA 标记对肾形异蕊花进行 DNA 条形码研究。结果显示 matK 和 rbcL 标记扩增和测序成功率均为 100%，与相关物种有较高同源性，该研究对肾形异蕊花的分子研究有重要意义。
在生态系统的大舞台上，外来入侵物种就像一群不速之客，常常给当地的生态环境带来意想不到的麻烦。肾形异蕊花（
Heteranthera reniformis Ruiz and Pavon）便是这样一种来自美洲的水生植物，它 “闯荡” 到了日本，在稻田里肆意生长，凭借着高生物量生产和繁殖能力，不仅影响水质，还让水稻产量大幅下降，最多能减少 70%。而且它极易繁殖，茎段能生根，种子活力持久，在适宜的环境中迅速扩散。
目前，传统的基于形态学的物种鉴定方法在面对肾形异蕊花时困难重重。它和长蕊异蕊花（H. longirachilla）、沼生异蕊花（H. limosa）等植物长相相似，仅靠外观特征很难准确区分，必须要等到开花阶段，观察花朵的特征才能判断，这就给早期的监测和防控工作带来了很大阻碍。同时，关于肾形异蕊花的分子数据非常匮乏，这对于深入了解它的遗传特性、进化关系以及制定有效的管理策略都极为不利。
为了攻克这些难题，来自日本埼玉大学（Saitama University）等研究机构的研究人员展开了一项重要研究。他们的目标是利用 DNA 条形码技术，对肾形异蕊花进行准确的物种鉴定，并与相关物种进行比较分析。研究成果发表在《Limnology》上。
研究人员采用了多种关键技术方法：首先是样本采集，他们在 2021 年 5 月从日本埼玉县川岛的无除草剂稻田中采集了肾形异蕊花样本，并通过形态学特征确认其种类；接着进行 DNA 提取，利用试剂盒从植物的叶和种子中提取总基因组 DNA；然后采用聚合酶链反应（PCR）扩增叶绿体 DNA 标记 matK 和 rbcL；最后对扩增产物进行测序和序列分析。
研究结果主要分为以下几方面：
- 形态特征描述：肾形异蕊花幼苗期叶子窄且呈线性，长大后变成肾形。叶子无柄、互生，叶片宽 10 - 40mm，长 10 - 30mm，宽度通常大于长度，叶柄长 4 - 14cm 且无毛。花为总状花序，有 2 - 8 朵腺花，花长 5 - 10mm，有 6 个白色裂片，中央宽裂片底部有黄色或绿色区域。雄蕊有两种类型，雌蕊白色无毛，蒴果长 0.5 - 1cm，种子有 8 - 14 条纵向翅。
- 序列分析：matK（883bp）和 rbcL（552bp）成功从肾形异蕊花的叶和种子中扩增出来。通过序列比对发现，matK 序列与长叶异蕊花（H. callifolia）的相似度最高，达到 99.52%；rbcL 序列与长叶异蕊花、杜氏异蕊花（H. dubia）等 7 种同科植物的相似度高达 99%。虽然肾形异蕊花与一些近缘物种在形态上有明显差异，但在 rbcL 序列上仍有较高同源性。
研究结论和讨论部分指出，DNA 条形码技术是一种快速且准确的物种鉴定工具，利用 matK 和 rbcL 标记对肾形异蕊花进行 DNA 条形码分析取得了成功。这些序列有助于完善数据库中的核苷酸数据，即使在形态信息不足的情况下，也能在引入地区快速识别该物种。然而，研究也发现，肾形异蕊花与其他相关物种在 matK 和 rbcL 序列上的遗传变异相对较低，寻找一个既能区分所有物种，又能在物种间保持相对轻微变异的最佳基因区域仍然具有挑战性。此外，目前对雨久花科（Pontederiaceae）的分类调整，使得研究更加复杂。未来需要对不同基因座（如 ITS 区域）进行更多测序，并结合当前结果进行分析，从而为肾形异蕊花的物种鉴定和系统发育研究提供更全面的数据。同时，该研究结果也能为未来利用环境 DNA（eDNA）技术早期检测肾形异蕊花提供数据支持，对于预防其扩散、减少对生态系统的破坏具有重要意义。
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