中国大陆兰科植物一新记录种——短梗石豆兰

报道了中国大陆兰科一新纪录种——短梗石豆兰(Bulbophyllum brevipedunculatum T. C. Hsu&S. W. Chung),对其形态进行描述并提供照片.该种原记录是中国台湾特有种,首次于中国大陆湖北省恩施市发现.该种在形态上与城口卷瓣兰(B.chrondriophorum)、白毛卷瓣兰(B.albociliatum)相似,三者主要区别在于短梗石豆兰的花序梗极短.凭证标本保存于福建农林大学植物标本室(FAFU).     

大旗瓣凤仙花与瑶山凤仙花叶绿体全基因组比较及系统发育分析

【目的】比较大旗瓣凤仙花和瑶山凤仙花的叶绿体全基因组序列,并分析凤仙花属20个物种的系统发育情况及遗传进化关系,为证实这两个分类群的早期植物学分类及其种质资源利用和遗传改良提供理论依据。【方法】基于BGISEQ-500测序平台,对大旗瓣凤仙花和瑶山凤仙花叶绿体基因组进行测序,利用Fastp软件和NOVOPlasty v.2.6.2程序对叶绿体基因组进行组装。利用CpGAVAS在线工具对叶绿体基因组序列进行注释,并使用MAFFT v.7.0、CAIcal、REPuter、MISA和FastTree等生物信息学软件进行序列比对、密码子偏性分析、重复序列定位及简单重复序列(SSRs)和系统发育分析。【结果】大旗瓣凤仙花和瑶山凤仙花叶绿体基因组长度分别为152437和152286 bp,GC含量分别为36.77%和36.80%;其中大单拷贝(LSC)区分别为83331和83212 bp,小单拷贝(SSC)区分别为17376和17312 bp,反向重复区(IRa和IRb)分别为25865和25881 bp。大旗瓣凤仙花和瑶山凤仙花叶绿体基因组均包含88个蛋白编码基因、8个rRNA基因和37个t RNA基因,且无假基因。系统发育分析结果表明,凤仙花属内的物种分类与基于系统形态学分析的早期植物学分类一致;虽然大旗瓣凤仙花和瑶山凤仙花叶绿体基因组非常接近,但二者为不同的凤仙花属种类,而不是早期形态分类学上的两个亚种水平。【结论】大旗瓣凤仙花和瑶山凤仙花为2个独立的凤仙花属种类,二者叶绿体基因组发生部分遗传变异,鉴定出的SSRs位点可用于物种鉴定和群体遗传学研究。     

基因组时代的植物系统发育研究进展

系统发育研究是进化生物中的基本问题,也是其他众多生物学分支学科的基础问题,其核心在于研究不同生物类群间的亲缘关系与进化命运。利用分子数据研究生物之间的进化关系是系统发育研究的重要手段。随着测序技术的提升和测序成本的持续下降,系统发育研究由早期基于单基因或联合少数片段逐步发展到现阶段利用大规模基因组数据对个体、群体、物种以及更高水平的进化关系进行探讨。讨论了目前植物体内的3套基因组(叶绿体基因组、线粒体基因组与核基因组)在系统发育研究中的代表性成果,总结了植物不同基因组的特征及其在系统发育研究中的优势与局限,探讨了系统发育树构建的主要方法,并对未来研究进行了展望。目前,植物体内的3套基因组适用于不同阶元和类群的系统发育研究,不同基因组之间的遗传特性差异使其在系统发育研究中具备不同的优势和应用：(1)叶绿体基因组结构相对简单,序列保守,不易重组,单亲遗传,是广泛应用于系统发育学和进化生物学等研究领域的理想分子数据资源;(2)植物线粒体基因组序列进化速率较慢,目前仅适用于早期植物和大尺度水平的系统发育研究;(3)核基因组为双亲遗传,可综合揭示双亲谱系及系统网状进化关系,在系统发育研究中具有巨...     

无刺龙舌兰叶绿体基因组特征及密码子偏好性分析

【目的】分析无刺龙舌兰叶绿体基因组特征及密码子偏好性,为无刺龙舌兰叶绿体相关基因的表达、修饰和物种进化研究提供参考。【方法】对无刺龙舌兰的叶绿体基因组进行测序、组装和注释,分析密码子偏好性及其影响因素,并通过建立高、低基因表达库,筛选出最优密码子。基于20个已发表的龙舌兰科植物叶绿体基因组数据构建系统发育进化树。【结果】无刺龙舌兰叶绿体基因组总长157579 bp,大单拷贝区(LSC)、小单拷贝区(SSC)和2个反向重复区(IRa和IRb)的长度分别为85940、18279和26680 bp,GC含量为37.8%,包括135个基因(85个蛋白编码基因、38个tRNA基因、8个rRNA基因及4个未知功能的基因),从中筛选出51个长度大于300 bp的基因编码区(CDS)序列,其有效密码子数(ENC)均大于41.0。GC1、GC2、GC3和GC3s含量分别为46.75%、39.61%、29.19%和26.06%,说明密码子第3位多以A/T结尾。GCall与GC1、GC2和GC3均呈极显著相关(P<0.01,下同),但GC3与GC1和GC2均无显著相关性(P>0.05,下同),表明密码子第1、2位的碱基组成相似,但与第3位的相似度不高。选择和突变是导致叶绿体基因组密码子偏好性的主要因素。筛选出14个多以A/U结尾的最优密码子。无刺龙舌兰与克雷塔罗丝兰和西地格丝兰为姊妹关系,自荐值为100%。【结论】无刺龙舌兰叶绿体基因组为保守的四分体结构,叶绿体基因组密码子偏好性较弱,主要受选择和突变等多因素影响。基于植物叶绿体基因组构建系统发育进化树在物种的分类鉴定及确定各物种间系统发育关系的研究中是一种准确、可靠的方法。     

陕西兰科3种新记录植物

对陕西野生兰科植物进行了系统研究,发现西藏杓兰(Cypripedium tibeticm)、河南卷瓣兰(Bulbuphyllum henanense)、尾瓣舌唇兰(Platanthera mandarinorum)为陕西新分布种,至此,陕西的兰属已有7种,石豆兰属已有2种,舌唇兰属已有4种.     

江西省兰科植物的3个新记录种

报道了兰科植物在江西省的分布新记录种3种.即:白点兰属的长轴白点兰[Thrixspermum saruwatarii (Hayata)Schltr.]、石豆兰属的瘤唇卷瓣兰[Bulbophyllum japonicum (Makino) Makino]、斑唇卷瓣兰[Bulbophyllum pectenveneris (Gagnep.) Seidenf.].其中,热带亚洲至大洋洲分布型属的白点兰属(Thrixspermum Lour.)为江西省的分布新记录属.     

乳苣叶绿体基因组特征及其系统发育分析

乳苣（Mulgedium tataricum）为菊科（Compositae）乳苣属（Mulgedium）植物,该物种含有天然黄酮类化合物,具有清热解毒、抗肿瘤、抗氧化等作用。叶绿体基因组中含有大量功能基因,在物种鉴定及系统发育中具有重要作用。采用高通量测序技术获得乳苣全长叶绿体基因组序列,并与NCBI已公布的32个菊科物种及拟南芥（Arabidopsis thaliana）的叶绿体基因组进行了系统发育分析。结果显示,乳苣叶绿体基因组大小为152 401 bp,呈现出典型的环状四分体结构,其包含有一对反向重复序列区（IRa和IRb）、大单拷贝区（LSC）和小单拷贝区（SSC）,它们的长度分别为25 010、83 833和18 548 bp。共注释得到132个基因,其中包含8个rRNA基因、37个tRNA基因和87个mRNA基因;SSR位点分析发现,基因组序列中含有21个散在重复序列和197个串联重复序列。边界分析表明,乳苣与其他5个菊苣族物种在边界基因上存在一定差异,且6个菊苣族物种在IR/SC区出现明显扩张和收缩。系统进化分析将菊科14个属的33个物种被聚为两个分支：第一分支包括乳苣属（Mulgedium）、莴苣属(Lactuca)、蒲公英属(Taraxacum)、苦苣菜属(Sonchus)、香青属(Anaphalis)、火绒草属(Leontopodium)、茼蒿属(Chrysanthemum)、蒿属(Artemisia)、紫菀属(Aster)和向日葵属(Helianthus),其中乳苣属和莴苣属的亲缘关系最近;第二分支包括蓟属（Cirsium）、红花属（Carthamus）、风毛菊属（Saussurea）和苍术属（Atractylodes）。研究结果为乳苣属植物的物种鉴定、系统进化及资源开发利用等奠定新的证据和材料基础。     

基于ITS2序列探讨兰属的DNA条形码鉴定和系统发育关系

兰属中许多类型具有极高的观赏和经济价值,并在兰花产业中占据重要地位。由于兰属植物复杂的演化、遗传历史,一直以来分类鉴定困难,存在诸多分类学争议。近年来,快速发展的DNA条形码技术为兰属植物的分类鉴定提供了新的思路。该研究利用12个兰属本地样品和250条GenBank下载的兰科ITS2序列(其中81条属于兰属),通过BLAST1、遗传变异、建树法等分析评估了ITS2序列用于兰属植物分子鉴定的可行性,并基于建树结果探讨了兰属的系统发育关系。BLAST1结果显示,ITS2序列可以准确鉴定12个本地兰属样品的属、亚属划分,鉴定成功率达到100%;在组水平也具有较好的鉴定能力,鉴定成功率为92%,但在物种水平上的鉴别能力较差,鉴定成功率仅17%。参考库(GenBank下载的250条兰科ITS2序列)遗传变异分析结果显示,兰属ITS2序列具有很高的遗传多样性(变异率为74.9%),在属、亚属水平上能较好地区分,但在组或组下的物种水平,由于组内和组间变异、种内和种间变异存在较大重叠,鉴别能力较差。建树结果显示,ITS2序列可以将兰属中的建兰亚属、兰亚属和大花亚属明显区分开,建兰亚属与兰亚属亲缘较近,两者与大花亚属亲缘较远,同时还发现莲瓣兰与春兰在系统发育树中关系紧密,结果支持Du Puy & Cribb的3亚属划分,并暗示莲瓣兰可能是春兰下的一个变种或品种(支持率为69%)。综上所述,ITS2序列在兰属植物的分子鉴定上具有一定的应用价值,可作为兰属植物DNA条形码鉴定的辅助条形码。     

基于Cytb基因的穿山甲科物种鉴定研究

为鉴别混有非穿山甲物种疑似检材的来源物种，基于细胞色素b基因设计了穿山甲科特异的新引物DCW-F1/DCW-R1。试验表明：其特异性良好、灵敏度较高、适用检材类型较广。采用BLAST比对法、遗传距离法和系统发育法分析了4组不同长度Cytb序列，研究序列长度对穿山甲物种鉴定的影响。结果表明，多数样本与相应穿山甲物种同源序列相似度均高于98%,建议将该值作为BLAST比对法的判别标准；除马来穿山甲(211 bp)和树穿山甲(421和211 bp)外，剩余5个穿山甲物种种间最小遗传距离均大于种内最大遗传距离，序列长度的变化和样本量的不平衡会导致该比值不稳定；除马来穿山甲和菲律宾穿山甲，其余物种均为单系，序列长度变短使得系统发育树拓扑结构和分支置信度发生相应变化。     

一株产脂肪酶芽胞杆菌菌株SJXYZ的鉴定

[目的]对分离自市售高温灭菌牛奶的产脂肪酶菌株SJXYZ进行鉴定。[方法]通过16S rRNA基因序列及系统发育树分析、形态观察和生理生化特性分析,对菌株SJXYZ生物学特性进行初步鉴定。[结果]16S rRNA基因序列分析显示该菌株属于芽胞杆菌属(Bacillus),与B.altitudinis 41KF2b~T(高地芽胞杆菌)、B.xiamenensis HYC-10~T(厦门芽胞杆菌)、B.safensis FO-36b~T(沙福芽胞杆菌)、B.zhangzhouensis DW5-4~T(漳州芽胞杆菌)、B.australimaris NH7I_1~T(南海芽胞杆菌)和B.pumilus A~TCC 7061~T(短小芽胞杆菌)相似度皆为97%以上。系统发育分析显示,该菌株与B.altitudinis 41KF2b~T亲缘关系最近,但形成独立的进化分支,无法归入已知物种。菌株SJXYZ为革兰氏阳性,直杆状,运动性,最适温度为30~35℃,适宜p H为5~9,适宜盐度(Na Cl)为0%~5%;产脂肪酶,不产纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶;对氨苄西林(10μg)、庆大霉素(10μg)、氟哌酸(10μg)、头孢唑啉(30μg)、四环素(30μg)、头孢噻吩(30μg)、链霉素(10μg)敏感。所测特性与B.altitudinis 41KF2b~T有较大的差异。[结论]菌株SJXYZ可能为新的物种,暂命名为Bacillus sp.SJXYZ。     

基于DNA条形码的武夷光唇鱼物种有效性

本研究以线粒体COI基因全序列为分子标记分析了台湾光唇鱼(Acrossocheilus paradoxus)和武夷光唇鱼(A. wuyiensis)的物种有效性。光唇鱼属6个种76尾样本的COI基因全序列共获得21个单倍型,采用最大简约法(MP)、最大似然法(ML)和贝叶斯法(BI)构建的系统发育树表明,台湾光唇鱼和武夷光唇鱼构成单系群。K 2-P遗传距离分析显示台湾光唇鱼与武夷光唇鱼之间平均遗传距离仅为0.853%,远小于COI条形码在物种间的2%遗传距离阈值。以ASAP物种界定法分析结果显示台湾光唇鱼和武夷光唇鱼为同一物种。因此,闽江分布的武夷光唇鱼与台湾光唇鱼应为同一物种,武夷光唇鱼为台湾光唇鱼的同物异名。     

油茶闽43叶绿体基因组序列特征及其近缘物种亲缘关系分析

为了探究油茶闽43与山茶属近缘物种间叶绿体基因组的差异以及进化关系，利用基因组学分析方法，对油茶闽43与其他近缘山茶属物种叶绿体基因组进行比较分析。叶绿体基因组结构特征分析结果显示：9种山茶属物种的叶绿体基因组大小为156 902～157 567 bp,有130～136个基因。REPuter分析发现，这9种山茶属物种的长重复序列类型均为P和F,通过MISA软件确定9种山茶属物种的SSR数量为52～71个，其中闽43的SSR数量为65个。通过IR边界分析，白毛茶和油茶闽43与其他3种属内物种的边界基因有较为明显差异，同时通过核苷酸多态性分析，检测出叶绿体基因组共有5个高变区，分别为psbK～atpA、rpoB～psbD、rps4～ndhJ、ycf1、ndhF～rps12～exon1。并从系统发育树的结果得出，油茶闽43与落瓣油茶的亲缘关系最近。该研究可为普通油茶种群遗传结构提供基础，为提高普通油茶的产油量以及优良品种的选育提供理论依据。     

台湾独蒜兰种群动态与繁殖方式研究

台湾独蒜兰(Pleione formosana)为兰科(Orchidaceae)独蒜兰属(Pleione)濒危植物,研究其种群动态与繁殖方式对于其保育具有重要意义。采用样地调查法对福建省德化县戴云山自然保区内的后宅村白水漈13个台湾独蒜兰种群的生物学特征和繁殖方式观察记录,编制静态生命表、生殖力表和绘制存活曲线、死亡率曲线。结果表明:台湾独蒜兰以10-200基株的中型种群为主,种群结构为金字塔结构;存活曲线为DeeveyⅡ型,为稳定型种群;繁殖方式兼具有性繁殖和无性繁殖,其中有性繁殖对种群子代数量增加贡献最大。种群净增长率、自然增长率、周限增长率较高,表明该地区台湾独蒜兰为上升型种群。采取严格限制生境破坏、人为采挖和干扰等措施,将有助于台湾独蒜兰的保育。     

中国兰属植物菌根真菌的rDNA ITS分析

【目的】对30株中国兰属植物菌根真菌进行分子鉴定及遗传多样性分析,进一步探讨中国兰属植物与其菌根真菌的专一性。【方法】以真菌通用引物ITS1/ITS4,扩增分离自云南6种兰属植物的30株菌根真菌的rD-NA ITS序列,再与GenBank中的菌株rDNA ITS序列进行Blast比对,并采用非加权组平均法(UPGMA)进行聚类分析。【结果】rDNA ITS序列Blast比对结果显示,分离的30株菌根真菌分别隶属于镰刀菌属、毛壳菌属、柱孢霉属和瘤菌根菌属,与形态学鉴定结果一致;菌根真菌ITS1-5.8S-ITS2序列总长429～563bp,GC含量为41.67%～58.06%,其中ITS1长92～259bp,GC含量为47.66%～58.62%;5.8S长155～158bp,GC含量为40.81%～52.05%;ITS2长146～192bp,GC含量为38.78%～55.56%;聚类分析显示,30株菌根真菌可分为4组,其中,分离自送春、蕙兰、建兰的菌根真菌皆属于镰刀菌属,聚在Ⅰ组上;分离自春剑的菌根真菌除CJ7单独聚在Ⅳ组外,其他均聚在Ⅰ组上;分离自莲瓣兰、春兰的菌根真菌分别聚在Ⅱ和Ⅲ与Ⅰ和Ⅱ2个分支上,分离自莲瓣兰的菌根真菌聚在Ⅱ、Ⅲ2个分支上。【结论】在供试的6种兰属植物中,春剑、春兰、莲瓣兰和蕙兰菌根真菌的遗传多样性较送春、建兰丰富;蕙兰、送春、建兰与菌根真菌的专一性较强,而春剑、春兰、莲瓣兰与菌根真菌的专一性相对较弱。     

子囊菌门无性产孢brlA基因家族的系统发育分析

无性产孢基因brl A在子囊菌产孢的中心调控通路中控制分生孢子梗的形成,brl A基因的激活是曲霉属真菌产孢的一个关键步骤。以子囊菌门已测序的无性产孢brl A基因家族的60条核苷酸序列为材料,用邻接法、最小进化法构建系统发育树,分析该基因家族在子囊菌中的演化关系。结果表明:以brl A基因家族序列所构建的系统发育树共形成了稳定的、高支持率的Ⅰ~Ⅳ共4个大分支;该系统发育树又可细分为以子囊菌8个目为代表的8个小分支,即爪甲团囊菌目(Onygenales)、刺盾炱目(Chaetothyriales)、格孢腔菌目(Pleosporales)、肉座菌目(Hypocreales)、小丛壳目(Glomerellales)、粪壳菌目(Sordariales)、柔膜菌目(Helotiales)、散囊菌目(Eurotiales)。由结果可知,子囊菌门无性产孢brl A基因家族的演化与子囊菌高级分类阶元目的演化相对应,为子囊菌门不同类群间分生孢子梗演化学方面的研究提供可靠的分子证据。     

2个云南原始鸡种遗传多样性及其与红色原鸡的亲缘关系

对60只个体的线粒体基因组(mitochondrial genome,mtDNA)D-loop区全序列进行聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)扩增和测序,并结合GenBank中红色原鸡的D-loop区序列,分析其线粒体D-loop区多态性。结果发现,2个原始地方品种鸡mtDNA D-loop区全长1 231~1 232bp,在60只个体中共发现19处单核苷酸多态位点和8种单倍型。系统发育分析发现,8种单倍型可以分为A、B、D和E 4个分支,其中A和B为主要分支。A和B分支各有3种单倍型,D和E分支分别只有1种单倍型。A和B分支与红色原鸡滇南亚种(Gallus gallus spadiceus)聚为一类,E分支与红色原鸡印度亚种(Gallus gallus murghi)聚为一类,D分支与4个红色原鸡(Gallus gallus)亚种聚为一类。表明2个品种有多个母系起源,红色原鸡滇南亚种在2个原始鸡种形成过程中贡献最大。研究为家鸡的起源和遗传分化提供基础材料,同时也为2个品种的选育改良、遗传资源保护以及进一步的开发利用提供重要的理论依据.     

植物OSCA1家族的起源与进化

OSCA(reduced hyperosmolality-induced [Ca~(2+)]_i increase channel)是高渗性门控非选择性的钙渗透阳离子通道,它在感受外源和内源的渗透变化以及调节植物生长发育中起着关键作用。目前关于OSCA1家族的研究大多集中在功能方面,而关于系统发育分析的研究较少,尤其是在植物界没有采集大量的样本并进行深入研究。通过对植物界目前已完成全基因组测序的82个物种OSCA1家族的系统发育分析来探究该家族的起源与进化。研究表明,OSCA1在被子植物中可以分为四大分支(OSCA1.2、OSCA1.5、OSCA1.7和OSCA1.8),且该家族在整个高等植物中为一个单系;在OSCA1家族的8个成员中均发生了基因重复事件;OSCA1家族在低等到高等植物中的数量分布大致呈现递增趋势。以上结果不仅可以完善植物界中OSCA1家族的进化历史,而且能够为进一步研究其功能提供充足的理论依据。     

柳叶芹叶绿体基因组组装与序列特征

以2020年5月31日采自黑龙江省伊春市的柳叶芹(Czernaevia laevigata turcz.)为试验材料,利用十六烷基三甲基溴化铵法(CTAB)提取基因组DNA,采用Illumina NovaSeq平台进行高通量测序,得到柳叶芹完整的叶绿体基因组序列,分析柳叶芹叶绿体基因组组装、序列特征、系统发育。结果表明：柳叶芹叶绿体基因组总长度146 161 bp,包括1个大单拷贝区长度为93 538 bp、1个小单拷贝区长度为17 779 bp,由2个反向重复序列分别分隔,每个反向重复序列为17 422 bp。对柳叶芹叶绿体全基因组共鉴定出133个基因。系统发育分析表明,柳叶芹与疏叶当归有密切的亲缘关系。柳叶芹的叶绿体基因组序列,为研究伞形科其他植物提供了较为详细、完善的资料,为该物种鉴定以及群体和个体水平的遗传差异分析提供了新的方法。     

贝母属植物叶绿体基因组结构与系统发育的关系

贝母属植物形态相似,难以区分。通过对叶绿体基因组进行分析,可以为贝母属植物的系统发育、分子鉴定和开发利用提供理论依据。我们基于已发表的贝母属物种的叶绿体基因组序列,利用相关生物信息学方法对其叶绿体基因组进行分析。结果显示,贝母属29个物种叶绿体基因组大小在151058～152434 bp。基因数量为128～133个,r RNA编码基因数目稳定,蛋白质编码基因和t RNA编码基因存在差异。四分区分析发现,IRb/SSC边界存在明显差异。串联重复和单核苷酸重复含量最丰富。共线性分析未检测到基因重排,其叶绿体基因组高度保守。基于叶绿体基因组的系统发育分析表明,贝母属植物分为4个主要分支。对贝母叶绿体基因组进行核苷酸多态性分析,发现IR比单拷贝区更保守,非编码区的突变频率比编码区高。     

肖蒲桃叶绿体基因组结构特征及系统发育关系

【目的】肖蒲桃(Syzygium acuminatissimum)是我国南方高价值的硬木树种之一,适宜作为行道树或园景树。研究揭示肖蒲桃叶绿体基因组的结构特征及系统发育关系,对蒲桃属甚至桃金娘科的分类学研究具有重要意义。【方法】使用CTAB法提取肖蒲桃叶片基因组DNA。利用Illumina HiSeq X TEN平台进行高通量测序,在SPAdes v3.13.0上组装叶绿体基因组,并通过GeSeq注释肖蒲桃的完整叶绿体基因组。分析了肖蒲桃叶绿体基因组的结构特征、序列特征及系统发育关系。【结果】肖蒲桃完整的叶绿体基因组长度为159 352 bp,共有109个基因,包括78个蛋白质编码基因、27个tRNA基因和4个r RNA基因,其中17个基因具有内含子;检测到21 379个密码子,其中丝氨酸密码子最丰富、蛋氨酸密码子最匮乏;检测到47个RNA可编辑位点,其中ndhB基因最多(10个);检测到48个长片段重复序列,其中18个正向重复、6个反向重复、22个回文重复和2个互补重复;检测到230个简单重复序列,其中绝大多数为单核苷酸(205个)。基因组比较分析结果表明,4个蒲桃属植物的IR边界有较小差异,核苷酸多样性高于0.015的区间有7个。系统发育分析结果表明,肖蒲桃与丁香蒲桃(S. aromaticum)关系密切。【结论】研究结果有助于开展后续的蒲桃属系统发育研究和物种鉴定工作。