基于matK、rbcL和ITS序列的5种大叶藻系统发育研究

运用PCR直接测序法,对采自爱尔兰、日本、韩国和中国的大叶藻、矮大叶藻、丛生大叶藻和红须根虾形藻及GenBank中的宽叶大叶藻5种大叶藻叶绿体的matK、rbcL和核糖体ITS的部分序列进行测定,并比较分析了5种大叶藻3个目的片段的核苷酸序列,结果发现胞嘧啶(C)在3个目的片段上的含量均较低。ITS片段检测到172处核苷酸替换,表现出丰富的遗传多态性。matK基因片段上有52处核苷酸替换,rbcL基因片段上有20处核苷酸替换,且大部分替换来自于第三密码子的同义替换,种间在氨基酸水平上产生了一定的分化。基于ITS、matK和rbcL 3个目的片段,利用邻接法、最大简约法、最大似然法和贝叶斯法构建的系统发育树结果基本一致,明显分为3大支。矮大叶藻与大叶藻属间3种大叶藻的核苷酸最小差异值为19.33%,在分子数据上达到了属的水平。基于matK和rbcL基因片段拼接序列的分析结果表明:大叶藻与丛生大叶藻的分化时间在上新世(2～2.7百万年前),与宽叶大叶藻的分化时间在上新世(4～5.3百万年),与矮大叶藻的分化时间在渐新世(27～36百万年前),与红须根虾形藻的分化时间在始新世(33～44百万年前)。4个地区大叶藻的...     

基于matK序列的木犀属植物系统发育初步研究

以流苏树属的流苏树,女贞属的女贞和木犀榄属的木犀榄作为外类群,利用叶绿体matK基因序列,对木犀属19个种进行种间亲缘关系及系统分类学研究。结果表明:①木犀属植物叶绿体matK基因序列较为保守,特别表现在3′端;②木犀属植物是一单系类群;③19种木犀属植物可以分为3个分支:香花木犀和华东木犀各单独聚为一个分支;其余聚为一个分支;其中美洲木犀、牛矢果和厚边木犀聚为一个亚分支,都属于圆锥花序组;木犀组的红柄木犀、毛木犀、石山桂、狭叶木犀和管花木犀组的山桂花5种植物聚为一个亚分支;其余的9种木犀组植物聚为一个亚分支;④经典的基于形态学的P.S.Green分类系统没有得到分子数据的支持,圆锥花序组聚在一起,而木犀组和管花木犀组之间的亲缘关系是交叉的。因此作者认为matK序列需要结合其他分子序列以及形态学指标进行综合分析,才能获得科学合理的木犀属分类系统。      

玉米耐旱自交系在干旱条件下的mRNA差异表达

用16%PEG-6000对玉米耐旱自交系“81565”进行模拟干旱处理,用DD-PCR技术研究干旱与正常浇水对照的mRNA差异表达,发现3个干旱条件下差异表达的特异片段MD1、MD2和MD3。MD1和MD2在干旱条件下减量表达,MD3为干旱诱导表达。序列分析和同源性比对表明,MD1与玉米叶绿体基因组中编码参与RNA转录本Ⅱ型内含子剪切的成熟酶的matK基因有93%的相似性,MD2与极端耐旱的Sporobolus stapfianus的丝氨酸/苏氨酸2C型蛋白磷酸酶基因PP2C的相似性达99%,MD3与属天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶类的水稻metacaspase基因有99%的相似性。根据各自序列相似同源基因的功能推测,MD1、MD2和MD3三个片段可能与“81565”的耐旱机制有关。     

禾本科8种牧草DNA条形码通用序列筛选

DNA条形码技术是利用DNA保守片段对物种进行快速准确鉴定的新兴技术。本研究根据GenBank中禾本科牧草matK和rbcL基因的核苷酸序列,设计4对通用引物,建立并优化了针对禾本科7个主要牧草属8种牧草11个样品[高丹草(Sorghum bicolor×S.sudanense)、玉米(Zea mays)、针茅(Stipa capillata)、"贝克"多年生黑麦草(Lolium perenne‘Plxie)、"凯帝莎"多年生黑麦草(L.perenne‘Caddieshack’)、甘肃羊茅(Festuca kansuensis)、"百琪"紫羊茅(F.rubra‘Bargena’)、"梦神"紫羊茅(F.rubra‘Maxima’)、"百胜"草地早熟禾(Poa pratensis‘Barvictor’)、"钻石"草地早熟禾(P.pratensis‘Diamond’)和芨芨草(Achnatherum splendens)]的目的片段的扩增条件。对扩增产物进行测序和分析,经分别比对,筛选出8种牧草的4个标记位点5’端和3’端保守序列。对各标记位点保守区内的核苷酸进行单核苷酸多态性(SNPs)的单倍型分析。结果表明,matK1、matK2、matK3分别有6个单倍型(H1~A、H1~B、H1~C、H1~D、H1~E和H1~F)、7个单倍型(H2~A、H2~B、H2~C、H2~D、H2~E、H2~F和H2~G)和3个单倍型(H3~A、H3~B和H3~C),rbcL基因有5个单倍型(H4~A、H4~B、H4~C、H4~D和H4~E)。根据matK(matK1、matK2、matK3)和rbcL基因筛选的4个标记位点为8种牧草建立了相对应的特异DNA识别码。本研究可为混合禾本科牧草饲料中的高粱属、玉蜀黍属、芨芨草属、针茅属、黑麦草属、羊茅属和早熟禾属的8种牧草准确识别提供分子水平上的科学依据。     

基于trnH-psbA和matK序列的不同种油茶种苗DNA条形码分析

为有效鉴别出不同种油茶种苗,收集101份不同种油茶种苗作为试材,其中18份越南油茶、79份普通油茶、1份博白大果油茶、3份红花油茶,利用叶绿体基因组trnH-psbA和matK序列进行扩增并测序分析,随后对序列进行拼接及特征分析,并计算样本种间及种内遗传距离,构建系统发育树。结果表明：101份供试材料的trnH-psbA序列全长381 bp,有10个变异位点,可通过变异位点鉴别出越南油茶、红花油茶及部分普通油茶,系统发育树将越南油茶聚为一支,自展支持率为64%;matK序列全长797 bp,有5个变异位点,可通过变异位点鉴别出越南油茶、红花油茶及部分普通油茶,系统发育树将红花油茶聚为一支,越南油茶聚为一支,自展支持率分别为65%和64%。因此,trnH-psbA序列可对越南油茶进行有效鉴别,而matK序列可对越南油茶和红花油茶进行有效鉴别。该研究结果对避免油茶种苗混杂、规范海南油茶种苗市场有一定的指导意义。     

新疆野扁桃与其近缘种的亲缘关系

野扁桃（Amygdalus ledebouriana Schlecht）为野生珍稀濒危植物资源,我国仅分布在新疆。为研究野扁桃与栽培扁桃及其近缘种的亲缘关系,对新疆野扁桃、栽培扁桃、栽培桃和桃属部分物种的叶绿体matK基因进行测序,基于Kimura 双参数模型计算种间遗传距离,并以邻接法（NJ）构建系统发育树。结果表明：野扁桃与蒙古扁桃和榆叶梅的遗传距离较小,与栽培扁桃和桃属物种（桃、山桃和蟠桃）的遗传距离较大;栽培扁桃与山桃、蟠桃和桃的亲缘关系较其与野扁桃、榆叶梅和蒙古扁桃的亲缘关系更近。     

6份狼尾草属菌草的ITS和叶绿体matK序列分析

对来自福建农林大学、闽清、闽侯和南平等地的6份狼尾草属菌草的ITS片段和叶绿体matK基因序列进行测定,并用Clustal X 2.0和MEGA 4.1软件对其进行比对分析,构建系统发育树.结果表明,6份菌草的ITS序列长度均为585 bp,其中变异位点0-3个,信息位点2个,遗传距离为0-0.089,平均遗传距离为0.022;mat K序列长度为880-881 bp,其中变异位点(信息位点)1个,遗传距离为0-0.016,平均遗传距离为0.010.ITS系统树结果显示6份共菌草聚成四类,其中杂交狼尾草和象草(MQ)聚类在第I类的同一分支,巨菌草和象草聚在第Ⅱ类的不同分支,表明其亲缘关系比较近;mat K序列系统树结果除了象草(MQ)外其余5份菌草均聚在了同一分支上,表明叶绿体mat K序列无法将供试的6份菌草区分开.     

叶绿体5S rDNA ITS和matK基因序列应用于刚竹属植物系统分类的可行性分析

本文应用CTAB法从37种竹类植物中提取基因组DNA,根据在GenBank中发表的5S rDNAITS和matK基因设计引物,通过PCR进行扩增.结果表明:37种竹子5S rDNA ITS序列PCR产物大小约为450 bp,在刚竹属内部无长度上的差异,但是舒竹(Phyllostachys shuchengensis)与其他刚竹属植物相比,有一个位点的差异(由A变为C).因此,5S rDNA ITS在属下水平上无法提供较大的信息量,变异性较低,不适于刚竹属属下水平的系统分类研究.同样,选取37种竹子中3个竹种的,matK基因的PCR扩增产物直接进行测序,结果显示marK基因在竹亚科的属间长度上无差异,产物的长度约为1 500 bp,将测序结果进行同源性比对,在变异位点附近寻找多态性酶切位点,碱基序列上有一个位点的差异(BstN Ⅰ).PCR-RFLP结果显示,共有3种竹子在此位点发生变异分别为:浙江淡竹(Phyllostachys meyeri)、安吉金竹(Phyllostachysparvifolia)和黄古竹(Phyllostachys angusta).刚竹属植物的mark基因序列相当保守,片段中刚竹属间的绝对核苷酸差异不到1个,所提供的信息量不够充分.因此,叶绿体5S rDNA ITS和marK基因序列不适用于刚竹属植物系统分类研究,但其可能适合在属或属以上分类等级竹类植物的系统分类中应用.     

石斛属植物DNA条形码序列的筛选

DNA条形码(DNA barcoding)技术是一种新的物种鉴定技术,COI序列已成功应用于动物的鉴定,但目前国际上还没有找到一个通用序列能鉴定所有植物物种。为筛选出适合于石斛属的DNA条形码序列,本文首先应用Mega 4.0软件分析了石斛属的ITS、matK、trnH-psbA、rbcL序列的特征,然后运用Wilcoxon秩和检验比较不同序列的种内和种间变异性,运用Taxon DNA软件评估这4个序列的barcoding gap。分析结果表明:ITS序列不仅种内变异和种间变异最大,而且有明显的barcoding gap,种内变异和种间变异重合较少,能较好地区分不同种类的石斛,可考虑作为石斛属DNA barcoding鉴定候选序列之一;matK、trnH-psbA和rbcL序列都不适合于石斛属DNA barcoding鉴定。在所分析的4个候选序列中,没有任何一个单一序列能完全鉴别出不同种类的石斛属植物。建议采用不同序列组合进行石斛属DNA barcoding鉴定。     

基于matK和rbcL DNA序列条形码鉴定柑橘及其近缘属植物

 对柑橘及其近缘属植物59份样品进行叶绿体matK和rbcL的序列测定,序列比对与人工校正,计算属间、种间以及种内的遗传距离,比较序列间的差异,构建系统发育树。结果表明,matK、rbcL及其组合（matK + rbcL）可以对柑橘及其近缘属属间进行鉴定,在种间水平上三者的鉴定率分别为55.9%、37.3%和83.0%。由此可见,与单一片段相比,matK + rbcL序列组合鉴定率更高,可用于对柑橘及其近缘属植物进行物种鉴定。