中国近海习见头足类DNA条形码及其分子系统进化

应用DNA条形码通用引物扩增了11种中国近海习见头足类(Cephalopoda)共计97个个体的线粒体细胞色素C氧化酶亚基I(Cytochrome Coxidase I,COI)基因片段,与GenBank收录的19种95条头足类同源序列进行比对.结果表明,头足类COI基因存在碱基插人缺失现象,杜氏枪乌贼(Uroteuthis duvauceli)插人缺失位点数多达33个;碱基组成偏倚明显,A+T含量(66.70%)显著高子G+C(33.30%)含量.基于Kimura双参数模型计算,29个物种的种内平均遗传距离为0.0072,种间平均遗传距离(0.20-2 4)是种内遗传距离的28.11倍.针对剑尖枪乌贼(Loligo edulis,Uroteuthis edulis,Photololigo edulis)分类和命名的分歧,DNA条形码分类结果显示,该物种与枪乌贼属(Loligo)和尾枪乌贼属(Uroteuthis)的COI基因同源性较低,不支持将其划归到Lolig.或Uroteuthis.近爱尔斗蛸属(Pareledone)6个代表物种的种间遗传距离较小(0.0120-0.0385),对于此类变异程度较低的物种,DNA条形码仍可准确区分,但其种间遗传距离的阈值尚待深人探讨.系统发育树的聚类分析结果表明,COI基因在种、属水平的分类鉴定及其系统进化关系与传统方法所得结果一致性较高,分别为100%,91.67%;科、目水平的一致性略低,分别为80%和66.67%.可见,线粒体COI基因作为头足类DNA条形码在物种鉴定中适用性较高,亦适用于种属水平的系统进化分析,是形态学分类系统的必要补充和佐证.     

头足类精子超微结构研究进展

精子作为物种生殖生物学、受精生物学研究的重要内容之一,其发生及超微结构具有属种特异性,是系统分类、亲缘关系和生殖进化的重要依据。头足类是重要的海洋生物,在海洋生态系统中占有重要的地位,其精子发生主要经历顶体的演变、精核的建成、核后端线粒体的系统演变等过程,不同属种的成熟精子超微结构存在显著差异。八腕目属种精子顶体呈螺旋状钻头形,精核为直核,线粒体于尾部形成线粒体鞘;乌贼目属种精子顶体呈圆屋顶形或圆锥形,精核稍弯,线粒体裹于线粒体距中;幽灵蛸目的幽灵蛸和旋壳乌贼目的旋壳乌贼精核均为直核,线粒体围绕鞭毛形成线粒体袖套,前者顶体球形,后者顶体圆锥形。其中,线粒体距、线粒体袖套、线粒体鞘等头足类精子的线粒体系统变化,是精子对受精环境的适应,也是头足类不同属种生殖进化的演化产物。     

头足类生殖系统及其在分类学上的应用

头足类被认为是未来重要蛋白质来源之一。生殖系统是头足类的重要系统之一,不仅是生物学研究的基础,也是繁殖生物学研究的重点,且在分类学上也具有重要作用。分析认为,雌性个体的输卵管和缠卵腺在柔鱼类、枪乌贼类、乌贼类和蛸类间存在明显差别;十腕类的纳精囊位于口球内,而蛸类位于输卵管腺上;交配囊是耳乌贼亚科的特殊生殖结构,在小乌贼属的分类上具有一定意义。茎化腕是雄性头足类的重要生殖器官,也是重要的分类性状,各大类的茎化腕部位和特征有所差异;交配器为耳乌贼亚科茎化腕上的特殊结构,在分类上具有一定作用。绝大多数雄性个体的精囊结构复杂,其放射导管、连接管以及精团在帆乌贼科的分类上具有一定意义。     

鲤科25种鱼类线粒体COⅡ基因序列差异及其系统进化关系

采用PCR技术获得了23种鲤科鱼类线粒体DNA细胞色素氧化酶（COⅡ）基因部分序列，将所得的COⅡ基因序列与2种取自GenBank的鲤科鱼类同一基因序列采用CLUSTAL X排序后，序列间未见插入和缺失，在实际分析的600 bp序列中，共有变异位点250个。以台湾缨口鳅作为外类群，用PAUP 4.0软件对序列结果进行统计和分支分析，分别用邻接法和最大似然法构建分子系统树。Kimura双因素模型计算25种鲤科鱼类遗传距离范围为0.018 5～0.237 5，其中，遗传距离值最小是与似（0.018 5），最大是似刺鳊与大鳍（0.237 5）。分子系统树显示鲤科雅罗鱼亚科、亚科、鲤亚科、亚科和亚科均没有各自形成单系群。雅罗鱼亚科被分为北方类群和东亚类群，北方类群是一单系类群，东亚类群与亚科、鲴亚科、鲢亚科形成另一个单系群。丁与贝加尔雅罗鱼、东方欧鳊、湖拟鲤等聚成一单系群，支持将丁保留在雅罗鱼亚科中的传统分类法。     

鲳亚目鱼类线粒体16S rRNA基因序列变异及其分子系统进化关系

为探讨鲳亚目鱼类的系统进化关系,通过测定中国沿海8种鲳亚目鱼类的线粒体16SrRNA基因部分序列,并结合GenBank上其他鲳亚目鱼类的同源序列,对其序列变异和分子系统进化树进行分析.结果表明,鲳亚目5科13属32种鱼类的16S rRNA基因序列的碱基组成为T 22.2％、C 24.5％、A 30.0％、G 23.3％;科间遗传距离为0.060～0.120,属间遗传距离为0.009 ～0.125,种间遗传距离为0.000 ～0.163;长鲳科位于系统进化树的基部,鲳科的鲳属处于系统进化树的顶端,无齿鲳科、方尾鲳科、双鳍鲳科与鲳科的低鳍鲳属和真鲳属聚类.结合形态学研究结果,认为:长鲳科是鲳亚目中最先分化的原始单系群;无齿鲳科和方尾鲳科为单系群,它们与非单系群的双鳍鲳科有较近的亲缘关系;鲳科为并系群,内部存在与地理区系相对应的2个分支,提示了该科鱼类早期的分化模式.同时,也对16S rRNA基因在鲳亚目鱼类系统进化研究中的适用性进行了剖析.     

基于mtDNA控制区序列的我国养殖鲑亚科鱼类系统关系

应用PCR技术扩增了中国主要养殖鲑亚科鱼类(5属10种)的线粒体控制区部分序列,并研究这些鱼类的系统发育关系。经序列比对后获得728 bp的片段,其中有184个碱基出现变异。用MEGA 3.0软件计算的平均遗传距离为0.089,种间以太门哲罗鲑与布氏哲罗鲑间的遗传距离最小,为0.006,推测位于黑龙江水系的太门哲罗鲑(Hucho taimen)与分布于四川岷江上游山区河流中的布氏哲罗鲑(H.bleekeri)可能为一种。属间遗传距离以细鳞鱼属和哲罗鱼属最小,为0.042,小于大麻哈鱼属内种间的遗传距离(0.055),推测以哲罗鱼和细鳞鱼为代表的两属间鱼亲缘关系很近。聚类分析显示同属的鱼均能单独聚类,是单系起源。     

实验红鲫线粒体DNA条形码特征分析及应用

为探索建立具有实验红鲫品系特异性的线粒体DNA条形码,对鲫属品种进行鉴定。本研究以实验红鲫和鲫属其他鱼类(洞庭湖鲫、日本白鲫、大眼鲫、兰氏鲫、金鱼、湘军金鱼和湘军花鲫)为测试群体,利用Sanger测序对所有个体的线粒体COⅠ、COⅢ、Cytb这3个基因和D-loop进行测序,同时构建3个基因的拼接序列,并分析它们的序列特征和10种鲫属鱼类分子系统进化的聚类特征。结果显示,COⅠ、COⅢ、Cytb这3个基因的拼接序列和COⅠ基因的进化树聚类能明显地发现10种不同的鲫属鱼类聚成不同的小支,而COⅢ基因和D-loop序列聚类不能同时区分10种鲫属鱼类。研究表明,通过COⅠ基因以及3个基因的拼接序列均能有效地鉴别实验红鲫与鲫属其他鱼类,故该类序列能作为实验红鲫的有效分子标记,同时COⅠ、COⅢ、Cytb和D-loop序列构建的进化树均可以反映10种不同鲫属鱼类之间的进化关系。     

基于线粒体COI基因序列的磷虾目分子系统进化

为探讨磷虾目物种的系统进化关系,以磷虾目的 50种磷虾为研究对象,分析其线粒体COI基因序列的分子变异,构建系统发育树,初步探讨了磷虾种属间亲缘关系。所分析COI基因可比序列长度为519 bp,共包含258个变异位点,全部为碱基替换,无插入/缺失位点。四种碱基含量分别为A 27.58%、T 35.47%、G 18.88%、C 18.07%,碱基A+T含量(63.05%)显著高于G+C含量(36.95%),表现出明显的T偏倚特点。50种磷虾的种间遗传距离为0.065~0.306,其平均值为0.186;而种内遗传距离为0~0.071,其平均值为0.017,平均种间距离约为种内距离的11倍。根据物种鉴定最小种间遗传距离0.020的观点,COI基因序列间的差异能够很好地区分各磷虾种。基于COI基因分别构建了4种系统进化树:邻接树(neighbor-joining,NJ)、极大似然树(maximum likelihood,ML)、最大简约树(maximum parsimony,MP)及UPGMA(unweighted pair-group method with arithmetic means)树。它们拓扑结构基本一致,均可分为三大支系:假磷虾属处于系统树的基部,是磷虾目中最早分化出来的一支;而包含磷虾种类最多的磷虾属则最后分化出来,表明其为磷虾类中相对较新的一个属。本研究较全面地阐述了磷虾目的系统进化关系,结果表明磷虾目的线粒体COI序列变异可以用来研究磷虾属、种的分类单元及其系统进化问题,具有较好的理论和应用价值。     

中华虎头蟹线粒体16S rRNA和 COⅠ基因的序列比较及其系统进化分析

为研究中华虎头蟹野生群体的种质资源及遗传多样性状况,采用PCR扩增获得中华虎头蟹线粒体DNA的16S rRNA和COⅠ基因片段,分别对其进行序列比较及系统进化分析。16S rRNA和COⅠ基因片段的A+T平均含量分别为67.7%和61.4%,A+T含量显著高于G+C含量。长度为515 bp的16S rRNA基因片段共检测出单倍型4种,多态性位点4个,均为单一变异位点;长度为653 bp的COⅠ基因片段共检测出单倍型11种,多态性位点23个,其中简约信息位点5个和单一变异位点18个。COⅠ基因片段比16S rRNA基因片段具有较大的变异,更适于中华虎头蟹种群的遗传多样性分析。基于16S rRNA和COⅠ基因片段的遗传距离与系统进化分析结果一致,表明中华虎头蟹与梭子蟹科的蟹类亲缘关系最近,方蟹科与沙蟹科的蟹类聚为一支,与传统分类结果基本一致;而脊椎动物2个基因片段的系统进化分析结果不一致。根据16S rRNA基因片段的遗传距离推测出4科7种蟹的大致分化时间发生在古新世至始新世。     

山东近海习见鱼类DNA条形码及其电子芯片分析

从GenBank下载到13目50科73属77种山东近海鱼类的线粒体细胞色素c氧化酶I(CO I)序列,通过分析其遗传距离及系统进化,并基于CO I序列筛选物种特异性探针来分析DNA芯片技术在进行物种鉴定时的可行性。结果表明,在CO I基因DNA条形码的分析中,77种鱼类的种间遗传距离(平均0.117)明显大于种内遗传距离(平均0.0034),且每个物种的不同个体在进化树上都能聚在一起,提示DNA条形码能全部区分77个物种;根据CO I基因设计的用于芯片的特异性探针中,77个物种最终有64个可以筛选出物种特异性探针,占总物种数的83.1%,本研究旨在为山东近海鱼类物种鉴定提供了技术支持。     

基于CO I和Cytb DNA条形码在鲌属鱼类物种鉴定中的应用

为探究线粒体CO I和Cyt b基因作为DNA条形码在鲌属鱼类鉴定中的可行性,分别扩增达氏鲌(Culter dabryi)、海南鲌(C.recurviceps)、尖头鲌(C.oxycephalus)、蒙古鲌(C.mongolicus)、拟尖头鲌(C.oxycephaloides)和翘嘴鲌(C.alburnus)六种鲌属鱼类线粒体细胞色素C氧化酶亚基I(Cytochrome C oxidase subunit I,CO I)和细胞色素b(Cytochrome b,Cyt b)的基因片段,并对六种鲌属鱼类同源序列的碱基组成、种内与种间遗传距离以及系统进化分别进行分析。结果表明:长度为645 bp的CO I基因片段中,A、T、G、C4种碱基平均含量分别为25.65%、28.18%、18.33%和27.84%;长度为970 bp的Cyt b序列片段中,A、T、G、C碱基平均含量分别为27.97%、27.93%、14.53%和29.57%。基于CO I基因序列的种间平均遗传距离为3.54%,种内平均遗传距离为0.17%,种间遗传距离为种内遗传距离的20.82倍;基于Cyt b基因序列的种间平均遗传距离为5.92%,种内平均遗传距离为0.18%,种间遗传距离为种内遗传距离的32.89倍。基于CO I基因的系统进化关系显示除尖头鲌与拟尖头鲌外,其余4种鲌均形成独立分支,而基于Cyt b基因的系统发育关系显示六种鲌属均能独立形成分支,鲌属六种鱼能够进行有效区分,将CO I和Cyt b作为DNA条形码进行鲌属鱼类的物种鉴定是可行的,联合使用可以获得更好的鉴定效果。     

基于3种线粒体基因的珠母贝属系统进化关系

为了研究珠母贝属的分类地位和系统演化情况,通过聚合酶链式反应技术(PCR)扩增并直接测序出雷州半岛珠母贝属中的马氏珠母贝、大珠母贝、珠母贝、斑珠母贝和黑珠母贝的3种线粒体基因(12S r RNA、16S r RNA和COⅠ)部分序列,分析其碱基组成和种间遗传距离。同时结合Gen Bank上发表的白珠母贝序列,构建珠母贝属的分子系统树。结果显示,5种珍珠贝的3种基因部分序列碱基AT含量大于GC含量,与其他无脊椎动物线粒体DNA序列基本一致,序列都处于高度饱和的状态。系统分析显示,构建的分子系统树与传统的形态分类基本一致。在黑珠母贝和白珠母贝亲缘关系上,3种线粒体DNA片段在碱基组成、种间遗传距离和系统进化树上都显示黑珠母贝和白珠母贝非常相近,可以认为是同一种中的2个亚种。在斑珠母贝的亲缘关系上,系统分析显示斑珠母贝与黑珠母贝和白珠母贝更为接近。研究表明,大珠母贝和珠母贝在系统进化中较早的分离出来,是一个比较原始的种类。3种分子标记对马氏珠母贝亲缘关系分析上存在一定差异,根据现有的数据尚不足以得出结论,需进一步做分子系统研究并结合形态特征和解剖结构进行分析。     

日本囊对虾两种表型差异类型线粒体的全基因组比较

为了分析日本囊对虾两种表型差异类型的系统发育关系,实验系统比较了两种类型线粒体全基因组的基因结构、遗传距离和密码子偏好性等特征。结果显示,两种类型线粒体基因组的基因重叠区、基因间隔和密码子等方面均存在差异。两种类型的线粒体蛋白编码基因核苷酸序列的相似度为91.10%～95.00%,氨基酸序列的相似度为96.15%～100%。两种类型的A+T富集区的同源性只有82.60%,分歧度为15.40%,呈现高度遗传分化。日本囊对虾两种类型蛋白编码基因的核苷酸序列分歧度大于明对虾属和叉肢螯虾属,但氨基酸序列的分歧度小于后者。研究发现,基于cytb基因的种间遗传距离大于种内遗传距离的10倍;基于cox1基因的种间遗传距离分别为类型Ⅰ和类型Ⅱ的种内遗传距离的14.6倍和5.2倍。两种类型的nd1、nd4和nd5基因的Ka/Ks值大于1,表明受到正向选择。基于20种隶属9属的对虾线粒体基因组蛋白编码序列构建系统发育树,结果显示能有效区分各属对虾,其中日本囊对虾的两种类型首先聚类,再与宽沟对虾聚类。研究表明,日本囊对虾的两种表型差异类型基本达到物种水平,有必要进一步评估更多的性状差异,以提高两种囊对虾的特...     

DNA 条形码在鲱形目鱼类物种鉴定和系统进化分析中的应用

采用PCR特异性扩增获得中国近海鲱形目(Clupeiformes)2科6属7种的48条线粒体COI基因序列,结合从Gen Bank筛选出的4科40属83种的COI基因序列225条,对鲱形目鱼类的COI条形码基因特征、种内与种间遗传距离及其分子系统进化关系进行了分析,探索了DNA条形码技术在辅助鱼类物种鉴定和分类中的适应性。结果表明,4科41属90种273条COI基因序列的平均碱基组成为T:28.3%、C:28.3%、A:24.2%、G:19.2%,碱基组成表现出明显偏倚性。鲱形目鱼类种间的平均遗传距离为0.131,种内平均遗传距离为0.003,种间距离为种内距离的41倍;系统学分析结果显示,97.8%的鱼类在系统进化树上均为单系。可见,鲱形目鱼类DNA条形码符合物种鉴定的要求,且基于COI基因所建的NJ树对物种分类具有较为准确的辨识力。系统进化分析结果表明,COI基因不仅能够解决低阶分类单元的系统进化关系,对于高阶分类单元的系统分析研究结果也有一定参考价值。     

辽宁沿海两种子鱼的分子鉴定

采用通用引物PCR扩增法,测定了辽东湾附近海域细纹子鱼样品(n=9)和斑纹子鱼样品(n=11)部分COⅠ基因序列。试验结果表明,长度为620bp的COⅠ基因片段,其A、T、G、C碱基的平均含量分别为22.4%,32.2%,26.9%,18.5%。两种子鱼样品间仅有2个变异位点,碱基之间只存在转换,没有颠换、插入或缺失的位点,其余序列完全一致。其中细纹子鱼个体间的COⅠ序列只有1个变异位点,斑纹子鱼个体间的COⅠ序列存在2个变异位点。从两种样品的测序结果显示:COⅠ序列细纹子鱼个体间的差异为0~0.2%,斑纹子鱼个体间的差异为0~0.3%,细纹子鱼和斑纹子鱼的种内平均遗传距离均为0.001,两者间平均遗传距离也为0.001,远小于种间水平。结合形态学特征及线粒体DNA序列分析,在辽东湾海域采集的细纹子鱼和斑纹子鱼的差异只处于种内永平,两者可能为同种异名。     

线粒体DNA标记在头足纲动物分子系统学中的应用

动物线粒体DNA(mtDNA)基因组具有在细胞中大量存在、缺少重组、多为母系遗传、缺少内含子以及进化速率高等特点,广泛应用于比较和进化基因组、分子进化、种群遗传、物种鉴定和不同分类水平上的系统发生学研究。头足类作为软体动物门中的重要经济种类,其分类和系统进化研究历来是热点领域。本文主要对头足类动物mtDNA组成与特点(包括基因组成、重排等)、常用mtDNA标记对其不同分类阶元的适用性以及线粒体基因片段和全基因组在头足类系统演化中的作用进行了阐述,并对未来发展进行展望。     

卵形鲳!线粒体１６ＳｒＲＮＡ基因全长序列的克隆与分析

根据近源物种线粒体序列的同源比对,在16S rRNA基因上下游保守区域设计一对通用引物。PCR扩增获得特异的DNA片段,经克隆、测序和比对证实该片段包含了卵形鲳鲹线粒体16S rRNA全长序列1725bp。对5个个体分别测序后比对,发现卵形鲳鲹16S rRNA基因在钦州湾种群个体间存在至少7个变异位点,使5个个体分别具有5种不同的单倍型。将卵形鲳鲹和鲹科其它物种的16S rRNA序列进行比,根据比对结果构建的鲳鲹科各物种的系统进化树,支持鲹科下设四个亚科(鲹亚科,鰤亚科,鲳鲹亚科,鰆鲹亚科)的分类系统。综上所述,16S rRNA基因既可用于卵形鲳鲹种群遗传多样性分析,又适用于鲹科鱼类的系统进化分析。     

基于COⅠ基因的福建近海部分仔稚鱼DNA条形码分析

为研究DNA条形码技术在遭遇瓶颈的仔稚鱼种类鉴定中的适用性,2015年7月17―20日采集福建近海仔稚鱼样品,并挑选80尾进行DNA条形码分析。获得仔稚鱼的CO I基因序列73条,鉴定仔稚鱼26种,隶属于7目22科25属,另有5个物种仅鉴定到属,2个物种仅鉴定到科。种内平均遗传距离为0.0023,属内种间遗传距离为0.1797,约为种内遗传距离的78倍,说明利用CO I基因可以进行有效的仔稚鱼物种鉴定。科内属间、目内科间的遗传距离分别为0.1937、0.2420,遗传距离随着分类阶元的提高而增大。在系统进化树的分析中,同一种类的不同个体都聚在一支,所有物种都分别聚为独立的一支,这些物种都能有效区分开来。以上结果表明,线粒体CO I基因作为DNA条形码可以实现仔稚鱼的物种鉴定,且较多能鉴定到种的水平。     

基于CO I基因的福建近海部分仔稚鱼DNA条形码分析

为研究DNA条形码技术在遭遇瓶颈的仔稚鱼种类鉴定中的适用性,2015年7月17-20日采集福建近海仔稚鱼样品,并挑选80尾进行DNA条形码分析.获得仔稚鱼的CO I基因序列73条,鉴定仔稚鱼26种,隶属于7目22科25属,另有5个物种仅鉴定到属,2个物种仅鉴定到科.种内平均遗传距离为0.0023,属内种间遗传距离为0.1797,约为种内遗传距离的78倍,说明利用CO I基因可以进行有效的仔稚鱼物种鉴定.科内属间、目内科间的遗传距离分别为0.1937、0.2420,遗传距离随着分类阶元的提高而增大.在系统进化树的分析中,同一种类的不同个体都聚在一支,所有物种都分别聚为独立的一支,这些物种都能有效区分开来.以上结果表明,线粒体CO I基因作为DNA条形码可以实现仔稚鱼的物种鉴定,且较多能鉴定到种的水平.     

哈氏仿对虾线粒体16S rRNA和COⅠ基因的序列比较及其与仿对虾属之间的系统进化分析

为调查研究哈氏仿对虾浙江象山群体的种质资源、物种间的亲缘关系及遗传多样性状况,采用PCR扩增获得哈氏仿对虾线粒体DNA的16S rRNA和COⅠ基因片段,分别对其进行序列比较和系统进化分析。16S r RNA基因片段的T、C、A和G的含量分别是35.76%、19.48%、26.74%和17.88%;COⅠ基因片段的T、C、A和G的含量分别是35.36%、12.68%、30.54%和21.43%;A+T含量显著高于G+C含量。16S rRNA基因片段长度为558 bp,共检测出1种单倍型,没有多态性位点;COⅠ基因片段长度为688 bp,共检测出7种单倍型,6个多态性位点。COⅠ基因片段比16S r RNA基因片段变异丰富,更适于哈氏仿对虾种群的遗传多样性分析。基于16S rRNA和COⅠ基因片段的系统进化分析结果不太一致,结合形态学分析表明,哈氏仿对虾是仿对虾属独立的分支,与细巧仿对虾和亨氏仿对虾种类亲缘关系较近。根据COⅠ基因片段的遗传距离推测出仿对虾属的大致分化时间发生在中新世末期至上新世早期。