刘勇 胡佳续 刘鹏 张淼 郭京泽 虞赟 方焱 康芬芬

摘 要 蒜芥茄（Solanum sisymbriifolium Lam.）为原产热带美洲的一种恶性杂草，其侵入地主要为港口、农产品加工厂和牧场。目前在世界范围内广泛分布，并已被列入全球杂草纲要。本文对蒜芥茄的生物学形态特征和rbcL序列鉴定方法进行报道，并就其发生、危害特性进行探讨，为防控外来有害生物提供技术支持。

关键词 蒜芥茄；rbcL序列；鉴定

Study on the Identification Technique of Weed

Solanum sisymbriifolium Lam.

LIU Yong¹ HU Jia-Xu¹ LIU Peng¹ ZHANG Miao²

GUO Jing-Ze¹ YU Yun³ FANG Yan¹ KANG Fen-Fen^1*

Abstract Solanum sisymbriifolium Lam. is a kind of malignant weed native to tropical America that primarily invades ports, agricultural processing plants and ranches. It is now widely distributed worldwide and has been listed in the Global Weed Compendium. In this paper, the biological morphological characteristics and rbcL sequence identification methods of the Solanum sisymbriifolium Lam. were reported, and the occurrence and harm characteristics were discussed, which provided technical support for the prevention and control of alien pests.

Keywords Solanum sisymbriifolium Lam.; rbcL sequence; identification

蒜芥茄（Solanum sisymbriifolium Lam.），英文名Galiccressleaf nightshade，别名Sticky nightshade、刺茄、拟刺茄、二裂星毛刺茄，又称为“野番茄”，在植物分类学上隶属于茄科（Solanaceae）茄属（Solanum L.）^[1]。

蒜芥茄为茄科一年生或多年生草本植物，原产地为热带美洲，从厄瓜多尔到阿根廷的南美洲干旱地区，在北美的路边、澳大利亚的灌木丛都广泛分布^[2]，1983年被作为观赏植物引入意大利的撒丁岛，此后在欧洲地中海沿海地区的分布范围迅速扩大。蒜芥茄具有顽强的生命力和很强的适应性，通常会生长形成茂密的多刺灌木丛，取代原生植被，并可能成为严重的杂草，与牧场和荒野地区中的本地物种竞争资源，对灌溉作物造成威胁，不仅会破坏本地生物多样性，而且影响景观。蒜芥茄全株覆盖锋利的刺，会对牲畜和人类活动产生危险。蒜芥茄种子与未成熟的果实有毒，其植株及果实中含有阿托品和东莨菪碱等生物碱成分，还含有皂苷、龙葵碱。因此，经常食用蒜芥茄果实可能引起皮肤感染，还会干扰消化道功能，严重的可导致人畜中毒。由于该物种能够在刈割后形成矮林并通过种子和根茎大量繁殖，因此很难进行机械控制。

蒜芥茄在其原生分布范围内外的地区全年开花结果，既可通过昆虫自然授粉广泛繁殖，也可以通过根茎的生长进行无性繁殖。其单株种子量大，每株植物每年可结出多达45000颗种子，在2～4周内即可发芽，且种子萌发率较高^[5]。蒜芥茄主要以植株片段、果实和种子的形式混于农产品及其他产品和种子中而传播，艳丽的果实好似番茄，容易被动物尤其是鸟类取食传播。另外，蒜芥茄具有较高的审美价值，易于在园艺栽培和生产运输中传播扩散。种子作为污染物沉浸在饲料、泥浆和农产品中传播也是传播扩散的重要途径。

本文对蒜芥茄（Solanum sisymbriifolium Lam.）植株整体、叶片、花朵、果实和种子进行了形态学描述和图像采集，并且对其rbcL基因序列在鉴定中的应用进行了分析，可为植物检疫相关人员对入侵杂草蒜芥茄的鉴定提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验样品

本研究对经鉴定后的蒜芥茄植株压制成标本，保存于天津海关动植物与食品检测中心标本馆。

1.2 形态鉴定

通过肉眼观察以及放大镜、单反相机（Canon 7D）、体视显微镜（ZEISS V20）对采集植株进行形态观察鉴定^[6-7]，并且拍照保存。

1.3 分子生物学鉴定

1.3.1 DNA提取及PCR扩增

通过商品试剂盒（德国凯杰QIAGEN）提取植物基因组DNA，采用通用引物rbcL-F/rbcL-R（5'-ATGTCACCACAAACAGAAAC-3'/5'-TCGCATGTACCTGCAGTAGC-3'）进行扩增。PCR反应体系（25 μL）为：Master Mix（2X）12.5 μL，上游引物rbcL-F（10 μmol/L）1.0 μL，下游引物rbcL-R（10 μmol/L）1.0 μL，DNA 模板（30 ng/μL）1.0 μL，双蒸水9.5 μL。反应条件：94℃ 5 min；94℃ 30 s；58℃ 40 s；72℃ 1 min，共35个循环；最后72℃ 10 min。电泳检测扩增产物（1.8%琼脂糖凝胶）^[8]。

1.3.2 同源性比较

PCR扩增产物测序委托生工生物工程(上海)股份有限公司完成，应用Dnaman 8.0软件序列进行拼接，登录NCBI（美国国家生物技术信息中心）进行序列同源性比较分析（http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast/），采用MEGA 7.0软件进行序列多重比对分析^[9-10]。

1.3.3 聚类分析

应用MEGA 7.0软件进行序列分析，用最大相似法（ML）构建系统发育树，自举（Boot strap）检验重复5000次^[11]。用来比较和建树的物种包括蒜芥茄、翅棱茄（Solanum aligerum）、刺茄（Solanum aculeatissimum）、龙葵（Solanum palustre）、马铃薯（Solanum tuberosum），以及外群参考物种辣椒（Capsicum annuum）。

2 结果与分析

2.1 形态鉴定

2.1.1 蒜芥茄形态鉴定

蒜芥茄植株的形态特征如图1所示。茄科植物为粘性、多刺毛的草本植物，具明显的主根和较多须根；茎直立生长，高1.2～2.0 m，多分枝，茎基部直径1～8 cm，丰富具刺；茎、叶、叶柄及叶脉上布满浅色的刺毛和黄褐色的宽皮刺，刺长8～16 mm，基部最宽约1.5 mm，挺直，似针状锐利；分枝强壮，具棱脊；叶互生，长圆形或卵形，有叶柄，长4.5～22.7 cm，宽2.5～12.0 cm，羽状深裂或半裂，裂片又作羽状半裂或齿裂，叶片具星状毛，沿叶脉上着生腺毛和橘黄色针状皮刺；叶柄长1～6 cm，上面布满更为粗壮的皮刺；总状花序顶生或侧生，近对叶生或腋外生，6～12朵花，总花梗长2.5～7.0 cm，花梗长8～20 mm，疏生皮刺，长2～7 mm；花萼杯状，5裂，偶6裂、7裂；裂片卵状披针形，顶端尖，少或无皮刺；花冠星状，白色、淡紫色、紫蓝色，直径31～50 mm，5裂，偶6裂、7裂，花冠筒隐于萼内，裂片卵形，花瓣以花瓣间膜相连，花瓣外侧被星状毛；花药披针形，先端延长，基部心形，端尖，长7～10 mm，宽2.5 mm，顶端2孔；浆果近球形，绿色，成熟后为朱红色，直径1.5～2.0 cm，外包被带皮刺的膨大宿萼；种子淡黄色，肾形，长2.7～3.2 mm，宽2.6～2.8 mm，厚约1.0 mm，种子表面具明显的粗网纹和密布较深的小凹穴，中央略隆起，周缘稍薄。种脐位于种子腹面一侧的凹陷内，呈凹口状。

2.1.2 近似种对比

蒜芥茄容易与同属的刺茄（Solanum torvum Swartz）混淆，两者在植株类型、茎、叶、花、果和种子方面的区别见表1。

2.2 分子生物学鉴定

2.2.1 扩增结果及同源性分析

电泳结果显示，PCR扩增产物大小约750 bp，PCR产物测序结果为：TTTTATTTATTCTCTCCCCCCCACCCCGAACTAAAGCAAGTGTTGGATTCAAAGCTGGTGTTAAAGAGTACAAATTGACTTATTATACTCCTGAGTACCAAACCAAGGATACTGATATATTGGCAGCATTCCGAGTAACTCCTCAACCTGGAGTTCCACCTGAAGAAGCAGGGGCCGCGGTAGCTGCCGAATCTTCTACTGGTACATGGACAACTGTATGGACCGATGGACTTACCAGTCTTGATCGTTACAAAGGGCGATGCTACCGCATCGAGCGTGTTGTTGGAGAAAAAGATCAATATATTGCTTATGTAGCTTACCCTTTAGACCTTTTTGAAGAAGGTTCCGTTACCAATATGTTTACTTCCATTGTAGGTAATGTATTTGGGTTCAAAGCCCTGCGCGCTCTACGTCTGGAAGATCTGCGAATCCCTCCTGCTTATGTTAAAACTTTCCAAGGTCCGCCTCATGGGATCCAAGTTGAAAGAGATAAATTGAACAAGTATGGTCGTCCCCTGTTGGGATGTACTATTAAACCTAAATTGGGGTTATCTGCTAAAAACTACGGTAGAGCTGTTTATGAATGTCTTCGCGGTGGACTTGATTTTACCAAAGATGATGAGAACGTGAACTCACAACCATTTATGCGTTGGAGAGATCGTTTCTTATTTTGTGCCGAAGCACTTTTTAAAGCACAGGCTGAAACAGGTGAAATCAAAGGGCATTACTTGAATGCTATGGGAAAAATGGAAAAAAAA。

经过测序比对，所有样品结果一致，扩增片段含有758个碱基，G+C碱基含量为51.1%。该序列经NCBI数据库（GenBank）比对，结果显示与蒜芥茄基因序列相似度达到100%，而与翅棱茄（Solanum aligerum）相似度为99.86%，与裂叶茄（Solanum triflorum）相似度为99.72%，与马铃薯野生种（Solanum acaule）序列相似度为99.58%，与红果龙葵（Solanum villosum）序列相似度为99.44%（图2），数据库比对结果表明，该样本基因序列相似度与蒜芥茄最高，与其他近似种有微弱差别。

2.2.2 聚类分析

搜集已发布的蒜芥茄及其近似种基因序列，与本样品所测定的基因序列进行同源性比对分析，使用MEGA 7.0软件构建系统发育树（图3），基因序列变异的强度表现为进化树分支长度。由系统发育树可以看出，所收集的植物序列聚为5个大支，其中翅棱茄聚为一支、刺茄聚为一支、Solanum palustre聚为一支、马铃薯聚为一支、样本与其他蒜芥茄聚在一支，这与序列相似性比较结果一致，进一步表明该样本为蒜芥茄。

3 讨论

近年来，随着国际经济贸易不断发展，海关系统不断加强进境植物及其产品的检验检疫，严守国门。蒜芥茄作为一种侵入性杂草，2020年11月欧洲及地中海区域植物保护组织（European and Mediterranean Plant Protection Organization，EPPO）已将蒜芥茄添加到警报列表中。目前，虽然蒜芥茄还未被列入我国检疫性有害生物名录，但有相关研究显示，蒜芥茄在我国的适生区包括整个华南地区，华中、华东大部分地区，西南、西北部分地区以及华北零星地区^[12]，其危险性不容小觑，应引起相关部门的重视，做到及时发现、及时根除。

本研究对蒜芥茄的形态学和分子生物学进行了研究，初步建立了蒜芥茄的形态与分子鉴定方法，为口岸检疫和国内杂草普查工作提供了技术支持。同时，在形态研究的过程中拍摄了大量蒜芥茄植株各个部位的高清图片，为后续智能识别开发应用提供了基础数据。本文在蒜芥茄的分子鉴定技术方面做了初步研究，今后主要的研究方向是应用条形码技术来进一步完善蒜芥茄的分子检测方法，建立相应的技术标准。

参考文献

[1] 中国植物志. Solanum sisymbriifolium[EB/OL]. 中国植物志. http://www.iplant.cn/info/Subg.%20Leptostemonum?t=z[2023-04-07].

[2] EPPO. Solanum sisymbriifolium[EB/OL]. European and Mediterranean Plant Protection Organization Européenne et Méditerranéenne pour la Protection des Plantes https://www.eppo.int/ACTIVITIES/plant_quarantine/alert_list_plants/solanum_sisymbriifolium[2023-04-07].

[3] Wikipedia. Solanum sisymbriifolium[EB/OL]. Solanum species of eastern and northern Australia. Version https://wiki.bugwood.org/Solanum_sisymbriifolium[2023-04-10].

[4] Lucía Soledad Di Ciaccio. Solanum sisymbriifolium[EB/OL]. Medicinal and Aromatic Plants of South America Vol. 2. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-62818-5_40[2023-04-10].

[5] GB/T 36774—2018 蒜芥茄检疫鉴定方法[S]. 北京: 中国标准出版社, 2018.

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[8] 刘勇, 刘鹏, 郭京泽, 等. 个人邮寄调味品中鸦片罂粟种子鉴定及发芽率分析[J]. 中国口岸科学技术, 2022, 4(5): 54-58.

[9]刘鹏, 张莹, 胡佳续, 等. 天津海关从意大利进境旱芹种子中检出马铃薯斑纹片病菌[J].植物检疫, 2023, 37(2): 17.

[10]胡佳续, 刘勇, 张敏, 等. 基于psbA基因的北沙参分子鉴定[J]. 中国口岸科学技术, 2022, 4(8): 10-14.

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[12]刘勇, 方焱, 张莹, 等. 基于MaxEnt模型预测蒜芥茄在中国的潜在地理分布[J]. 植物检疫, 2023, 37(6): 52-56.

第一作者：刘勇（1972—），女，汉族，天津人，本科，高级农艺师，主要从事杂草检疫工作，E-mail: tjtour@163.com

通信作者: 康芬芬（1982—），女，汉族，陕西榆林市人，硕士，研究员，主要从事植物检疫工作，E-mail: kangkang74@126.com

1. 天津海关 天津 300454

2. 中国农业大学 北京 100083

3. 福州海关 福州 350015

1. Tianjin Customs, Tianjin 300454

2. China Agricultural University, Beijing 100083

3. Fuzhou Customs, Fuzhou 350015

A

B

C

D

E

F

图1 蒜芥茄的形态特征（A）蒜芥茄生境；（B）枝条；（C）叶片；（D）花；（E）果实；（F）种子

Fig.1 Morphological characteristics of Solanum sisymbriifolium Lam.

(A) the habitat; (B) branch; (C) blade; (D) flower; (E) fruit; (F) seed

表1 蒜芥茄与刺茄形态特征比较

Table 1 Comparison of morphological characteristics between Solanum sisymbriifolium Lam. and Solanum torvum Swartz

图2 GenBank数据库比对结果

Fig.2 Result of sequence blast on GeneBank

图3 基于rbcL序列构建的系统NJ树

Fig.3 Phylogenetic tree of rbcL nucleotide sequences