基于SSR标记和单拷贝核基因的蔷薇属植物系统发生分析

目的通过深入分析中国产野生蔷薇属植物的遗传背景，为其品种演化、系统分类提供分子学依据，也为种间杂交亲本的选择提供一定的指导，从而为进一步开发我国丰富的野生蔷薇属植物资源提供理论基础。方法本研究以50份蔷薇属植物样本、42个种或品种为研究对象，运用SSR标记及单拷贝核基因GAPDH对其遗传多样性进行分析。利用MAC-PR理论预测不同倍性蔷薇属植物的SSR基因型。结果在29个SSR位点上共计检测出382个等位基因变异，多态性信息含量介于0.413 9至0.934 0之间，平均值为0.798 9。计算Bruvo遗传距离并构建了邻接树，解决了SSR标记在不同倍性样本之间应用困难的问题。同时基于GAPDH基因序列片段构建了50个样本的贝叶斯树。基于SSR标记构建的系统发生树显示，50个样本聚成了6个分类群，月季组、桂味组样本聚类效果较好，而其他种类与现有分类系统差异较大。通过测序及克隆成功获得了所有样本的GAPDH基因序列片段，其中，比对后的序列长度为841 bp，变异位点数164个；基于GAPDH基因的聚类结果与现有的分类系统也有较大的差异。结论蔷薇属植物基于遗传关系的分类体系与现有的植物学分类系统有较大的差别。月季组、合柱组间遗传关系十分紧密；芹叶组、桂味组没有形成单系类群，这两组间可能存在着基因交流事件；小叶组中两个种没有很近的亲缘关系。      

灰葡萄孢菌BCRho3基因的生物信息学分析

利用生物信息学方法,对灰霉病菌中BCRho3 基因的理化性质、亲疏水性、信号肽、亚细胞定位、结构及功能等进行预测研究,同时构建BCRho3 同源基因的系统发育树,为下一步功能研究提供参考。结果表明,BCRho3基因编码产物为亲水性蛋白,不具有信号肽和跨膜结构,二级结构以琢-螺旋和无规则卷曲为主,主要在细胞质中发挥生物学作用。序列分析表明,BCRho3 基因编码产物可能作为生长因子来发挥作用,同时参与转录及转录调控过程,可能在产孢等生长发育过程中具有调节作用,因此可能在灰霉病的致病性中起关键作用。Rho3 基因编码产物同源性及进化树表明,灰霉病菌BCRho3 基因编码产物与核盘菌、杨盘二孢菌等菌种的Rho3 基因编码产物具有高度的同源性袁遗传距离较近。     

基于16S rRNA技术的长江口微生物分子生物学鉴定与分析

基于2007年12月与2008年6月长江口上海附近海域采集的海水样品,使用27F和1492R两种通用引物对海洋微生物16S rRNA基因片段进行直接扩增,克隆并测序,构建细菌16S rRNA文库,通过NCBI数据库的基因比对,区分微生物种群,并使用Mega 4.0软件利用16S rRNA序列建立微生物的分子发育树。通过直接提取DNA进行扩增的方法,共检测出17个属的53种不同微生物,微生物种群结构随温度变化明显,优势种随温度变化有所不同,在不同季节水温下,微生物优势种优势明显;冬季以不动杆菌属为优势种群,分子发育树体现的遗传差异性较小;夏季微生物种群结构较复杂,其中以希瓦氏菌属及假单胞菌属为优势种群,分子发育树体现的遗传差异性较大;微生物分布存在明显的季节变化。     

Molecular Taxonomy of Conogethes punctiferalis and Conogethes pinicolalis (Lepidoptera: Crambidae) Based on Mitochondrial DNA Sequences

Conogethes punctiferalis (Guenée) (Lepidoptera: Crambidae) was originally considered as one species with fruit-feeding type (FFT) and pinaceae-feeding type (PFT), but it has subsequently been divided into two different species of Conogethes punctiferalis and Conogethes pinicolalis. The relationship between the two species was investigated by phylogenetic reconstruction using maximum-likelihood (ML) parameter estimations. The phylogenetic tree and network were constructed based upon sequence data from concatenation of three genes of mitochondrial cytochrome c oxidase subunits I, II and cytochrome b which were derived from 118 samples of C. punctiferalis and 24 samples of C. pinicolalis. The phylogenetic tree and network showed that conspecific sequences were clustering together despite intraspecific variability. Here we report the results of a combined analysis of mitochondrial DNA sequences from three genes and morphological data representing powerful evidence that C. pinicolalis and C. punctiferalis are significantly different.     

利用ITS序列探讨锦鸡儿属(Caragana Fabr.)植物系统关系(英文)

[目的]利用ITS序列探讨锦鸡儿属(Caragana Fabr.)植物系统关系。[方法]以锦鸡儿属11个系29种为代表材料,选择性扩增nrITS序列并双向测序,结合黄耆亚族Astralinae(Adens)Benth其他6属7个代表种的nrITS序列进行最大简约性(MP)和最小进化(ME)的系统发育分析。[结果]锦鸡儿植物ITS序列长度在611-614bp之间,与外类群排序后长度为655bp,共有170个可变位点,其中107个简约信息位点,简约信息位点在总排序序列中达16.3%,可以为属内及属间系统关系提供有力的分子证据;锦鸡儿属在系统发育上不是一个单系类群,与丽豆属(Calophaca Fish.exDC.)植物具有极为相近的亲缘关系;Sect.tragacanthoides的种在MP和ME进化树中位置分散,其组的分类有待进一步研究。卷叶锦鸡儿(C.ordosica,新种)虽然形态上与垫状锦鸡儿(C.tibetica)相似,但它与荒漠锦鸡儿(C.roborovskyi)遗传学关系紧密;C.davazamcii是一个独立的种。[结论]ITS序列在锦鸡儿属内及属间的系统学研究中具有重要的参考价值。     

基于COⅠ基因我国鹦嘴鱼属鱼类分子系统分类关系

为探讨鹦嘴鱼属（Scarus）鱼类分子系统分类关系，本研究对采集的16种鹦嘴鱼类COⅠ基因部分序列进行PCR扩增和测序，结合GenBank下载的2种绿鹦嘴鱼属COⅠ基因序列共同分析，利用MEGA7.0软件计算遗传距离，采用最大似然法和邻接法构建分子系统进化树．结果显示：18种鹦嘴鱼大致形成3个分支，其中青鲸鹦嘴鱼属（Cetoscarus）单独形成一支，位于进化树基部；鹦嘴鱼属进化地位较高，位于进化树顶部；绿鹦嘴鱼属（Chlorurus）进化地位介于两者之间．驼背绿鹦嘴鱼（Chlorurus gibbus）及污色绿鹦嘴鱼（Chlorurus sordidus）没有与鹦嘴鱼属聚为一支，而是与绿鹦嘴鱼属聚在一起，支持两者归为绿鹦嘴鱼属的分类观点．许氏鹦嘴鱼（Scarus schlegeli）与棕吻鹦嘴鱼（Scarus psittacus）亲缘关系十分接近，但两者COⅠ遗传距离差异为0.085，大于0.020的种间遗传距离差异临界值，两者应该是不同的物种. 截尾鹦嘴鱼（Scarus rivulatus）与黑斑鹦嘴鱼（Scarus globiceps） COⅠ遗传距离为0.017，小于0.020的临界值.但两者形态存在较大差异，排除同种异名可能性，有可能两者存在自然杂交或基因渗透．     

缓步动物条形码及7种缓步动物系统发育研究

缓步动物属于微小水生无脊椎动物,以隐生现象著称。该实验对4种缓步动物11个个体的COⅠ基因序列进行提取测定和分析,并与GenBank中下载的6种缓步动物19条COⅠ基因序列进行比对分析,用贝叶斯法（BI）构建系统发育树,研究了共计7种缓步动物30个个体之间的系统发育关系。研究发现,缓步动物在DNA分子层面的分类与形态学分类结果基本一致,表明COⅠ基因可用于研究缓步动物系统分类及系统发育方面的问题。     

Phylogenetic MCMC algorithms are misleading on mixtures of trees

Markov chain Monte Carlo (MCMC) algorithms play a critical role in the Bayesian approach to phylogenetic inference. We present a theoretical analysis of the rate of convergence of many of the widely used Markov chains. For N characters generated from a uniform mixture of two trees, we prove that the Markov chains take an exponentially long (in N) number of iterations to converge to the posterior distribution. Nevertheless, the likelihood plots for sample runs of the Markov chains deceivingly suggest that the chains converge rapidly to a unique tree. Our results rely on novel mathematical understanding of the log-likelihood function on the space of phylogenetic trees. The practical implications of our work are that Bayesian MCMC methods can be misleading when the data are generated from a mixture of trees. Thus, in cases of data containing potentially conflicting phylogenetic signals, phylogenetic reconstruction should be performed separately on each signal.     

基于COI条形码的根口水母科Rhizostomatidae水母分子系统进化研究

为探讨DNA条形码基因COI序列在根口水母科Rhizostomatidae水母物种鉴定中的有效性,分析了根口水母科3属6种水母及口冠水母科1属1种共计265条线粒体COI基因同源序列,利用MEGA 3.0计算根口水母科种内与种间的遗传距离,并基于邻接法(Neibour-Joining,NJ)、最大似然法(Maximum Likelihood,ML)和贝叶斯法(Bayesian,BI)构建了其分子系统进化树。结果表明:4个属7种水母种类COI基因同源序列长度为482 bp,种间遗传距离为0.065~0.235,平均遗传距离为0.198,种内遗传距离为0~0.032,平均为0.006,其中种间平均遗传距离(0.198)显著大于种内平均遗传距离(0.006),种间遗传距离是种内遗传距离的33倍;根口水母科水母种间遗传距离均大于Hebert推荐区分物种的最小种间遗传距离(0.02);采用NJ法、ML法和BI法构建的分子系统树拓扑结构基本一致,同一物种不同个体间均能聚成独立的单系群,表明COI基因可作为根口水母科水母种类准确鉴定的有效条形码基因;系统进化树显示,海蜇属为单系群,系统进化分析结果与形态分类学的观点并不十分一致。研究表明,COI基因序列在根口水母科不同阶元间变异较大,适合于根口水母科水母种类鉴定及群体水平的分子标记。     

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...     

大别山区赤腹松鼠物种识别的分子遗传学研究

为确定在大别山地区采集到的一个Callosciurus属松鼠样本的物种归属及分类地位,利用分子遗传学手段的对所采样本进行研究。采用Cyt b基因结合PCR技术、测序技术及BLAST技术分析样本的遗传信息,再通过MEGA建树确定样本的分类地位。BLAST分析结果显示该物种的遗传信息与赤腹松鼠序列相似程度最高,而建树结果显示与赤腹松鼠聚为同一支,从而确定该物种应为赤腹松鼠,属哺乳纲、啮齿目、松鼠科、丽松鼠属。     

20种溪蟹线粒体COI基因比较分析及系统发育研究

【目的】比较分析20种溪蟹的线粒体COI基因序列,并基于COI基因序列构建溪蟹科系统发育进化树分析不同种类间的亲缘关系,探究COI基因作为分子标记在溪蟹物种鉴定中的适用性,同时为溪蟹科的物种鉴定及系统发育研究提供理论依据。【方法】测定2种龙溪蟹属（Longpotamon）代表种的线粒体COI基因全序列,结合GenBank中已公布的18种溪蟹科COI基因全序列,利用MEGA X计算其碱基组成、保守位点和遗传距离,采用MatGAT 2.02进行多序列相似性比较分析,并以PhyloSuite构建贝叶斯树（BI）和最大似然树（ML）,探究溪蟹科物种内部的亲缘关系。【结果】20种溪蟹的COI基因序列全长1534~1539 bp,连续编码511~512个氨基酸残基,所有物种均以ATG为起始密码子;碱基含量略有不同,分别为35.9%~40.7%（T）、16.4%~20.2%（C）、26.8%~28.9%（A）和14.7%~17.2%（G）,呈明显的AT偏向性。COI基因核苷酸序列及其推导氨基酸序列比较分析结果显示分别有577和98个变异位点,表明密码子存在简并性。20种溪蟹的线粒体COI基因遗传距离、序列相似性及系统发育进化分析结果均显示,长安龙溪蟹（Longpotamon changanense）与龙溪蟹未定种（Longpotamon sp.）的亲缘关系最近。虽然采用不同方法基于不同数据集构建的系统发育进化树在拓扑结构上有所不同,但所有树型均显示龙溪蟹属（Longpotamon）的小龙溪蟹（L.parvum）并未与该属其他物种聚类在一起,华溪蟹属（Sinolapotamon）、近溪蟹属（Potamiscus）和小石蟹属（Tenuilapotamon）物种也散布在系统发育进化树不同分支中,暗示这些物种在分类鉴定上为非单系群,还需进一步研究确定。【结论】20种溪蟹的线粒体COI基因序列平均种间遗传距离为0.173,均具有区别于其他种类的特异位点,即线粒体COI基因序列可作为溪蟹科物种鉴定的分子标记。     

猪Sirtuin3基因的克隆与进化分析

从猪十二指肠肠道组织提取总RNA,采用RT-PCR方法克隆了猪Sirtuin3基因,并与GenBank中的9个其他物种的核酸序列进行了同源性分析,采用邻接法构建了分子系统进化树。结果表明克隆的猪Sirtuin3基因长999bp,编码332个氨基酸,前21个为信号肽;猪Sirtuin3与牛、人的同源性最高,分别为86．3％、79．6％,分子进化树也表明猪的Sirtuin3与牛、人的亲缘关系最近。     

洗涤厂排污口可培养中度嗜热菌的多样性

为考查洗涤厂热废水排放口土壤在常年人为热环境下的可培养嗜热菌的多样性,采集洗涤厂热废水排放口附近的湿热泥土,应用不同培养基分离纯化泥土中的可培养嗜热菌,并对获得的纯培养细菌进行16S rDNA鉴定和系统发育相关分析。结果表明：分离纯化得到的29株不同表型的纯培养菌株均属于坚壁菌门芽孢杆菌纲,归属于5个属11个种,分别是地芽孢杆菌属 Geobacillus 3个种,芽孢杆菌属 Bacillus 3个种,无氧芽孢杆菌属 Anoxybacillus 3个种,解脲芽孢杆菌属Ureibacillus 1个种和高温放线菌属 Thermoactinomyces 1个种,属种多样性丰富,菌株资源具有潜在开发应用价值。     

6种模式生物热休克蛋白70家族的进化分析

[目的]研究柄海鞘和其他5个物种的热休克蛋白70家族的系统发育关系。[方法]通过在Ensembl中下载与筛选,获得柄海鞘和其他5种生物的热休克蛋白70家族的氨基酸序列,对其进行系统发育树和基因结构分析,并阐明其系统发育关系。[结果]经过筛选,共获得了来自线虫、果蝇、柄海鞘、斑马鱼、家鸡和人类6种生物的热休克蛋白70家族的33个氨基酸序列,其中25个具有明确的基因结构。系统发育分析表明,系统发育树并未完全按照来源物种聚类;6种生物热休克蛋白70的氨基酸序列相当保守,但其内含子插入位点并不整齐,表明热休克蛋白70家族是一个多基因、多结构的家族。[结论]这6个物种均发生了基因复制事件,新产生的基因仅仅是冗余的存在,还是具有新的功能,仍需作进一步的研究。     

依据COI基因及形态特征鉴定蛀害红松和樟子松的梢斑螟

为确定危害黑龙江地区红松(Pinus koraiensis)、樟子松(P.sylvestris var.mongolica)树干及侧枝的梢斑螟属(Dioryctria)昆虫种类,通过比对幼虫毛序、成虫外部形态及外生殖器特征对其进行鉴定。同时,利用分子生物学技术辅助鉴定,依据线粒体COI基因计算样本与其他梢斑螟种类间的遗传距离,分别构建ML树和NJ树,以确定其系统发育关系。结果显示:样本的形态特征与赤松梢斑螟(D.sylvestrella)相同;样本的COI基因序列相似度较高,且种群间存在共享单倍型(Hap3);样本与在GenBank记载的赤松梢斑螟间的遗传距离(0.004)处于种内遗传距离范围(0~0.005),且在系统发育树中与赤松梢斑螟聚为一支。因此,可以确定所鉴定的样本均为赤松梢斑螟。依据COI基因序列的分析结果,能够有效确定物种及分类地位,并且与传统划分结果相吻合,说明COI基因适用于梢斑螟属昆虫的鉴定和系统发育的研究。     

缢蛏致病菌假单胞菌的分子生物学分析

从患病缢蛏（Sinvnovacula constricta）中分离到一株病原菌,命名为1#菌株。采用传统方法提取菌株DNA,PCR扩增其16SrDNA基因片段、测序,得到该菌基因片段序列长度为1438bp。用MegAlign软件进行比对5种不同种细菌基因序列,构建进化树。16SrDNA产物序列分析结果表明：该菌株的16SrDNA的核苷酸序列与多株假单胞菌（Pseudomonas sp）的同源性为99％,在系统发育树上构成一个分支。在细菌系统发育分类学上,该菌株属于假单胞属,但与已定名的假单胞菌有一定的差异,与几种未定名的假单胞菌的亲缘关系最接近。对其分类地位的最后确定还需进一步的系统发育学分析。     

福木假尾孢菌Pseudocercospora elaeodendri的转录间隔区序列分析

PCR扩增福木假尾孢菌的转录间隔区序列(ITS)并测序,获得的基因序列长度为581bp,相似性分析发现其与假尾孢属不同种之间的ITS序列相似度极高。进一步对相似度高的不同种、属菌的ITS序列采用Neighbor-joining法构建系统进化树。遗传距离分析结果发现,试验菌株仅与同源性为100%的未知种名的假尾孢菌聚为一类。比较不同种的ITS碱基序列,结果表明,试验菌株与其它种之间的差异碱基分布于ITS1和ITS2区域,说明ITS能够体现假尾孢属的种间变异。     

网纹蟒非入侵式采样和线粒体基因组分析

采用非入侵式采样,提取网纹蟒Python reticulatus粪便和新鲜蛇蜕的基因组,探讨非入侵式采样在蛇类研究中的可能性。利用聚合酶链式反应（PCR）测定和拼接网纹蟒线粒体基因组全序列,结合GenBank中蟒科Pythonidae线粒体基因组全序列,对蟒科物种进行比较分析。结果发现:蛇蜕中提取的DNA优于粪便,液氮处理能提高DNA质量浓度。网纹蟒线粒体基因组全长17 641 bp,基因排布和结构同蟒科物种一致,但部分基因起始密码子和终止密码子存在差异。根据系统发育树分析推测,与蚺科Boidae相比,蟒科和闪鳞蛇科Xenopeltidae进化关系更接近。对蛇类物种进化过程的分析发现:热点区域存在2个相似度非常高的控制区,系统树上的拓扑结构呈簇状排列,推测2个控制区的结构来源于一个祖先。这种种内进化的模式为协同进化。     

二化螟线粒体cox1基因的克隆、序列测定和分子系统学分析

[目的]克隆并分析二化螟线粒体细胞色素c氧化酶亚基I基因（cox1）。[方法]利用PCR方法扩增了二化螟线粒体cox1基因,并测定了其全序列。通过检索GenBank数据库获得了其他21种鳞翅目昆虫的cox1序列,并进行了同源性比较和分子系统学分析。[结果]cox1基因编码框包含1531个核苷酸,编码510个氨基酸的蛋白;起始密码子为CGA,终止密码子仅由一个T组成。利用ML方法构建了基于cox1基因编码氨基酸序列的鳞翅目昆虫的分子系统树,发现分子系统树与从形态学角度的系统分类在大方面上是基本一致的,但也略有差异。[结论]为进一步研究cox1基因的表达和应用奠定了基础。