编辑推荐：
在红豆杉（Taxus）物种鉴别困难的背景下，研究人员开展了针对 Taxus baccata、T. cuspidata 及其杂交种 T. × media 的 DNA 标记研究。他们开发出基于核基因组、叶绿体基因组和线粒体基因组的标记，可有效鉴别物种及杂交种的杂交方向，为红豆杉研究和保护提供重要工具。
红豆杉，这一在北半球广泛分布的针叶树属，因其树皮和树叶中含有的紫杉醇（Paclitaxel，也被称为 Taxol?）成为重要的药用植物，在抗癌领域发挥着关键作用。然而，由于其物种间形态相似且可塑性强，长期以来，红豆杉物种的鉴别一直是科学界的难题。从最初认为只有 1 种，到后来报道多达 24 种（及 55 个变种），再到近期研究界定为 9 - 16 种不等，这种分类的不确定性给相关研究和保护工作带来诸多困扰。例如，欧洲红豆杉（T. baccata）作为欧洲唯一的本土红豆杉物种，因砍伐和放牧等原因数量减少，受到欧洲共同体的保护，但在实际保护工作中，由于难以准确鉴别，可能导致对其种群的误判。而日本红豆杉（T. cuspidata）与欧洲红豆杉的杂交种 T. × media，在形态上与亲本极为相似，特别是在评估植物部分特征时，更是难以区分，这使得确定自然再生的红豆杉种群中是否存在杂交种以及杂交种的遗传背景变得异常困难。
为解决这些问题，德国 Thuenen Institute of Forest Genetics 和波兰 Institute of Dendrology 的研究人员开展了深入研究。他们旨在寻找并验证能够可靠区分 T. baccata、T. cuspidata 和 T. × media 的 DNA 序列变异，开发针对叶绿体 DNA（cpDNA）、线粒体 DNA（mtDNA）和核 DNA（nDNA）的分子 PCR 标记，并确定一套简单易用且成本效益高的标记集。研究成果发表在《Tree Genetics & Genomes》上，为红豆杉物种鉴别提供了重要的技术支持，有助于深入了解其遗传多样性和进化关系，对保护和合理利用红豆杉资源意义重大。
研究人员运用了多种关键技术方法。在样本采集方面，从德国和波兰的多个地点收集了具有表型物种声明的红豆杉针叶样本。通过对公共数据库中已有的红豆杉物种序列进行筛选和分析，如从 GenBank 下载相关序列，运用 CLC Genomics Workbench 软件进行全基因组比对、单核苷酸多态性（SNP）鉴定等生物信息学分析。利用自行设计的引物对目标序列进行 PCR 扩增，并通过琼脂糖凝胶电泳、Sanger 测序等实验技术对样本进行基因分型。
研究结果如下：
- DNA 序列变异的识别：在叶绿体基因组中，通过全基因组比对，发现了两个潜在的 T. baccata 特异性缺失，分别位于 psbB_psaI 基因间隔区（TA_InDel1）和 chlN 基因（TA_InDel2）。在线粒体基因组中，经筛选确定了位于 cox1 基因上的一个 SNP（TA_cox1），可用于区分 T. baccata 和 T. cuspidata。在核基因组中，分析核 rRNA 内转录间隔区（ITS）序列，找到一个能区分这两个物种的 SNP（TA_ITS）。
- DNA 标记的验证：利用开发的 4 种标记（TA_ITS、TA_InDel1、TA_InDel2、TA_cox1）和已有的 cpDNA 标记 trnL - F，对 128 个样本进行基因分型。结果显示，除 7 个样本外，其余样本的标记测试结果与已知物种身份相符，且所有差异样本均被标记鉴定为 T. × media。这些标记不仅能确定物种，还能确定 T. × media 的杂交方向，其中 7 个 T. × media 品种的杂交方向与先前报道一致，另外 5 个品种的杂交方向则是首次通过该研究确定。
- 最小标记集的确定：综合考虑成本和易用性，确定最小标记集为 TA_ITS 和 TA_InDel2。TA_ITS 可识别 T. × media 杂种，TA_InDel2 在确定 T. × media 父系物种方面表现最佳，能有效区分 T. baccata、T. cuspidata 和 T. × media，并确定杂交方向。
在研究结论和讨论部分，研究人员开发的标记成功实现了在核、线粒体和叶绿体基因组水平上对 T. baccata、T. cuspidata 及 T. × media 的鉴别。与以往的标记相比，新标记各有优势，如核标记 TA_ITS 可识别杂交种，叶绿体标记 TA_InDel1 和 TA_InDel2 无需额外消化步骤且适用于降解 DNA 样本，线粒体标记 TA_cox1 有助于推断线粒体基因组的遗传模式。然而，研究也存在一定局限性，如验证过程中部分样本的标记结果与预期不符，可能是由于形态学物种声明错误或样本来源有限；研究受限于公共高质量序列数量和验证样本数量，且样本来源地记录有限。此外，这些标记无法识别可能发生的基因渗入现象。尽管如此，本研究为红豆杉物种鉴别提供了有力的工具，最小标记集的确定为快速、高效地鉴别红豆杉物种和确定杂交方向提供了可能，对研究 T. × media 对欧洲本土 T. baccata 种群的影响具有重要意义，也为后续更深入的红豆杉研究奠定了基础。
