基于3个叶绿体基因的花叶藓科属间亲缘关系分析

花叶藓科(Calymperaceae)科内各属分类位置及亲缘关系一直存在争议,本研究通过对花叶藓科8属24种植物的3个叶绿体基因(trnL-F,rbcL,rps4)进行分子系统学分析,同时随机选取曲尾藓目(Di-cranales)、丛藓目(Pottiales)以及白发藓科(Leucobryaceae)内各2个种为外群;...     

芸香科植物叶绿体基因组结构和系统发育分析

本研究对已公布的芸香科12属43个物种叶绿体全基因组序列的结构特征进行了比较分析。芸香科叶绿体基因组大小为157～161 kb,基因数目为119～138,蛋白质编码基因数目为83～92。蛋白质编码基因中,11个为重复基因,共有基因为79个,13个基因存在不同程度的丢失。长度≥200 bp的蛋白质编码共有基因中,变异率最高的5个基因依次为ndhA、clpP、matK、rps16和rpl16。重复序列分析结果表明,最主要的重复序列类型为串联重复和回文重复,山小橘属2个物种的重复序列显著多于其他物种。大部分SSR (Simple sequence repeats)位点都偏向于A或者T组成,柑橘属中以三核苷酸重复最多,花椒属中主要为二核苷酸重复(单核苷酸重复除外)。基于基因组序列和蛋白质编码基因,均得到支持率高,拓扑结构基本一致的系统发育树结果。芸香科为单系类群,科下形成两个大分支,其中柑橘亚科为单系和芸香属形成一支;另一大支中,香肉果属是最早分化出来的类群,黄檗属+吴茱萸属为花椒属的姐妹群。本研究结果有助于更好的了解芸香科物种的系统进化。     

叶甲科部分种类 Cyt b基因序列及系统发育关系初探

测定分析了叶甲科(Chrysomelidae)15种昆虫mtDNA_Cyt b基因部分序列,结果显示,在获得的390 bp序列中,198个核苷酸位点为多态性位点(约占50.8%),序列间碱基差异平均值为18.9%,A T含量为72.7%,碱基转换呈现明显的TC偏向性,颠换主要以TA为主,转换/颠换(R)值为0.8。依据分子数据建立了该15种昆虫的系统发育关系,结果表明:跳甲亚科(Alticinae)和叶甲亚科(Chrysomelinae)的亲缘关系较近,萤叶甲亚科(Galerucinae)与前两者的关系较远。萤叶甲亚科中瓢萤叶甲为最早分化的类群,长跗萤叶甲属(Monolepta)、凹翅萤叶甲属(Paleosepharia)、长刺萤叶甲属(Atrachya)能形成姊妹群。克萤叶甲属(Cneorane)和守瓜属(Aulacophora)的亲缘关系较近。基于蛋白质序列构建的系统树的置信值高于核苷酸序列建立的系统发育树。     

基于叶绿体DNA序列的Ceratotropis亚属遗传进化研究

作为Ceratotropis亚属起源中心之一,中国有丰富的Ceratotropis亚属种质资源,但种间遗传进化研究相对落后。为探索该亚属各种间的亲缘关系及遗传演化规律,对Ceratotropis亚属18个种及亚种共110份材料的叶绿体基因组2个内含子(rpl16、rps16)和3个基因(psbA-trnH、rpoB-trnC和trnL-trnF)的间隔区序列进行了研究。结果表明,各序列的信息位点百分率在3.63%~24.28%之间,其中rps16最高,rpoB-trnC最低。序列拼接的Kimura进化距离分析发现,各种间进化距离介于0~0.057之间,V. minima复合体(V. minima、V. riukinensis和V. nakashime)和V. subramaniana的进化距离最大。基于单个序列,利用MEGA5.1和PAUP4.0软件构建的邻接树和最大简约树的结果均将Ceratotropis亚属18个种及亚种划分为2大支,其中第I类包含9个种和亚种,为3个组(Angulares、Ceratotropis和Aconitifoliae)的混合体,第II类也包含9个种和亚种,全部属于Angulares组。系统发育树的分化同质性检验表明其拓扑一致性较高(P=0.87)。psbA-trnH等5个序列的分子系统进化研究对阐明Ceratotropis亚属种间亲缘关系和系统演化具有重要的理论和现实意义。     

花园君子兰叶绿体基因组序列

花园君子兰(Clivia gardenii)是君子兰属著名的常绿草本植物。本试验首次研究了花园君子兰的叶绿体基因组。其叶绿体基因组的长度为158 156 bp,包括86 307 bp的长单拷贝区域(LSC),18 231 bp的短单拷贝区域(SSC)和26 809 bp的反向重复区域(IRs)。总的GC含量为37.96%。注释了130个基因,包括86个编码基因,36个tRNA基因和8个rRNA基因。其中20个基因位于IR重复区,包括7个编码基因,9个tRNA基因和4个rRNA基因。选择石蒜科的12个物种进行系统发育树分析,采用全长基因组序列构建了系统发育树,结果显示C. gardenii和C. miniata形成一个单系群,表明花园君子兰和大花君子兰亲缘关系最近;并且和Hippeastrum、Leucojum、Narcissus、Lycoris等属形成了姐妹群。这些物种也形成了一个单系群,代表了石蒜亚科。本研究结果为君子兰的育种及叶绿体基因工程等研究提供了数据基础。     

河南叶蝉研究进展

为了对河南叶蝉进行区系分析和系统发育研究。运用支序分析法研究其系统发育,结果表明,河南叶蝉科共209个种,隶属于86个属18个亚科。86个属级阶元在世界动物地理区中,东洋区13个属,比重为15.12%,古北区9个属,比重为10.47%;在中国动物地理区,河南叶蝉209个种级阶元中,华中区50个种,比重为23.92%,华北区28个种,比重为13.40%,华中区、华北区共有种55个,比重为26.32%。选用23个形态学特征,分析了18个亚科间的亲缘关系。     

基于ISSR对巴西网藓原变种(Syrrhopodon prolifer var.prolifer)遗传多样性的探讨

巴西网藓原变种(Syrrhopodon prolifer var.prolifer)是花叶藓科(Calymperaceae)网藓属(Syrrhopodon)植物,分布于中国的热带和亚热带地区。本研究利用简单序列重复区间(inter-simple sequence repeat,ISSR)分子标记对采集于海南省尖峰岭主峰、海南省尖峰岭雨林谷、海南省吊罗山基地、海南省吊罗山槟榔林、广东省鼎湖山西坑老鼎以及广东省鼎湖山庆云寺6个自然种群的38份标本的遗传多样性进行了评价,旨在为巴西网藓原变种的遗传多样性提供依据。结果显示:筛选出的5对引物共扩增出208条清晰的条带,其中147条为多态性条带,多态性位点百分率为70.67%,种群总的Nei's基因多样性指数为0.3007,Shannon's信息指数为0.4702,表明巴西网藓原变种的遗传多样性水平较高。6个种群的遗传分化系数为0.4185,种群间基因流为0.6948,表明58.15%的遗传变异在种群内,41.85%的遗传变异存在于种群间,说明其种群内的遗传分化相比种群间遗传分化较为明显。聚类分析显示,同一采集地点的标本有些并没有聚在一起,而地理位置较远的标本聚在一支,表明巴西网藓原变种种群间的遗传分化与地理距离关系很小。本研究为巴西网藓原变种的种群间遗传分化提供理论依据。     

基于nrDNA ITS序列的榧树属植物鉴定及亲缘关系分析

为评价nrDNA ITS序列对榧树属(Torreya)植物的鉴定能力,本研究利用ITS序列和4种不同的分析方法(BLAST比对, K2P遗传距离, SNP位点分析及邻近NJ树)对榧树属植物进行物种鉴定,建立系统进化树讨论其亲缘关系。结果显示,48条ITS序列长度为1 095～1 105 bp,种内平均遗传距离为0.001 6,种间平均遗传距离为0.015 0。在物种水平,BLAST比对和NJ树对榧树属植物鉴定效率最高,SNP位点分析可有效鉴定香榧和榧树。亲缘关系分析显示,榧树属其他各种均呈单系分支,但云南榧树与巴山榧树在聚类树中聚为一支,表明二者亲缘关系极近,为近年提出云南榧树并入巴山榧树提供了核基因组序列的佐证。本研究表明ITS序列可作为榧树属物种鉴定的DNA条形码,为榧树属物种鉴定和系统关系提供参考。     

基于cpDNA序列的猕猴桃种质资源多态性分析

中国是猕猴桃属植物的分布中心,种质资源非常丰富。本研究以23份猕猴桃为材料,采用CATB法提取叶片DNA,经PCR扩增获得长为621 bp的trn T-trn L基因间隔序列和长为500 bp的trn L-trn F基因间隔序列,包含110个变异位点,79个简约信息位点,种间遗传距离为0~0.054。基于trn T-trn L基因和trn L-trn F基因序列,采用UPGMA聚类法、NJ邻接法、最小进化法和简约分析法分别进行了猕猴桃属植物的分子系统重建,结果表明可将所有的材料大致分为四类,其中净果组单聚为一类,作为单系类群,位于系统发育树的基部,这些遗传变异丰富的种质资源可为猕猴桃育种提供有价值的材料。     

白藓雄配子体形成及花器腺点解剖学特征观察

采用石蜡切片法、TTC法,对白藓的花器特征、雄配子体形成过程、花部腺点显微特征及花粉活力进行了研究。结果表明:白藓花序为总状花序,每花包含10枚雄蕊,长度不一致,每一雄蕊包括4个花粉囊。减数分裂胞质分裂属同时型,小孢子四分体为四面体型,成熟的花粉粒为2-细胞型,花粉活力偏低。花器腺点的头部具有分泌功能。     

半夏属药用植物trnL - F序列与种间遗传关系分析

为了给半夏属物种鉴别和种间遗传关系分析提供分子佐证,对中国半夏属植物5个种共9份材料的trnL-F进行克隆测序,用ClustalX1.81,PAUP4.0软件进行序列分析,采用邻接法(Neighbor-Joining,N-J)构建系统发育树。结果表明所测物种的序列全长1027～1136bp,G+C含量34.6%～36.8%,经排序并两端切平后,序列长994bp,当空位始终做缺失处理时,产物有29个变异位点,6个信息位点。聚类结果显示,半夏属物种总体聚为2大分支,虎掌为1个分支,另外8份材料:滴水珠、盾叶半夏、石蜘蛛以及半夏聚为1个分支。采用邻接法得到的9份半夏属药用植物的分子系统树有一定的差异,表明这9份半夏属药用植物的物种分化不完全,序列进化不一致,是物种鉴别的有效分子标记。     

四种细胞质来源的烟草不育系线粒体SSR位点差异

采用线粒体SSR(mtSSR)方法对普通烟草4种不育类型的不育系、不育胞质来源的烟草野生种和保持系进行线粒体位点差异分析,探讨mtSSR位点差异与胞质不育的关系。在烟草线粒体基因组上检索到24个能重复稳定扩增出片段的mtSSR,对烟草属植物的这些mtSSR分析结果显示,普通烟草种内mtSSR较为保守,多态性比率仅10.5%;4种不育类型的各自不育系与保持系、不育胞质上存在多个差异位点,在Nta(sua.)S类型中差异位点在线粒体编码基因orf138a、orf138c以及orf102~orf210的基因间区;在Nat(gla.)S类型中,差异位点在线粒体orf138a、orf138c两个编码基因以及nad2~sdh3、rps12~orf125b、orf116~orf101b、orf102~orf210的4个基因间区;在Nta(rep.)S类型中,差异位点在线粒体编码基因orf190以及orf104c~orf202的基因间区;在Nta(rus.)S类型中,差异位点在线粒体编码基因orf137以及rps12~orf125b的基因间区。这些位点差异可能与各自的雄性不育有关。另外,mtSSR引物TMS20在Nat(sua.)S、Nat(gla.)S、Nat(rep.)S和Nat(rus.)S类型的雄性不育系中分别扩增出了184、172、212和225 bp的片段,表明可用该引物区分4种烟草CMS类型。     

新疆柔叶真藓居群18S核糖体RNA基因序列分析

柔叶真藓(Bryum cellulare Hook.)是真藓属植物。目前对分布在新疆阿尔金山国家级自然保护区不同地理居群的柔叶真藓遗传多样性研究还未见报道。本研究以采自于该保护区四个不同地理居群的柔叶真藓为样品对其18S核糖体RNA基因(18S r DNA)序列进行分析。结果表明:样本测序拼接完成后的序列长度在1 712~1 761 bp之间,进行空位剪切及比对后长度为1 698 bp。整个序列中有三个碱基位置上的差异,其中变异位点有12个,A、T、C、G的平均含量比率分别为24%、27%、23%、26%。再通过从NCBI的Gen Bank进行同源性搜索得到的相似性序列均属于真藓属,增大了序列的可靠性。将与其序列结合检测遗传距离及构建系统进化树,进行同源性分析可知,这种差异由于18S核糖体RNA基因序列本身的特性,表明种群的遗传距离与地理环境和位置有一定的相关性,其中在环境的变化及变异的可能性对四个不同地理居群的柔叶真藓植物有影响。     

新疆银叶真藓居群nrDNA ITS序列的遗传分化

银叶真藓是世界广布种。对于分布在中国新疆维吾尔自治区不同地理居群的银叶真藓的遗传结构及遗传多样性的研究还未见报道。本研究以采集的新疆地区18个居群的银叶真藓共47株植物样品,采用改良的快速提取法提取随机单株植物总DNA,运用分子生物学技术分析银叶真藓居群的遗传多样性。研究结果表明:新疆不同地理居群银叶真藓nrDNA ITS序列可分为35种单倍型,存在537个变异位点;分子变异分析(AMOVA)显示有88.76%的遗传变异发生在居群间水平,居群内部的遗传变异为11.24%,银叶真藓居群间的遗传分化程度大于居群内的遗传分化。居群遗传变异的分化系数(Fst)为0.887 59,基因流值(Nm)为0.063 3,由于Nm值小于1,可以说明各居群间的基因流低。单倍型多态性水平(Hd)为0.982±0.010,核苷酸多态性水平(Pi)为0.170 87±0.028 67。     

野生大麻叶绿体基因组分子多态标记的筛选与开发

以6份不同生态区野生大麻为试验材料,对叶绿体17个高变区的通用引物进行多态性筛选,同时基于已公布的大麻叶绿体基因组全序列,应用生物信息学软件对其进行比较基因组学分析,开发新的多态性引物。结果显示:(1)17对通用引物,通用性达76.5%,但仅ndh F-rpl32引物产物多态性好;(2)比较基因组学研究表明大麻叶绿体基因组多态性比较低,但存在极少的高变区,针对全序列高变区段设计的4对引物(trn L-rpl32~a,rps8-rps11,psa I-acc D,rps16~a)在6份野生大麻群体材料中分别有2~8个变异位点,具有较高的多态性。叶绿体非编码基因片段通用引物ndh F-rpl32及本研究针对大麻开发的trn L-rpl32~a、rps8-rps11、psa I-acc D、rps16~a引物在大麻中具有专一性强、产物多态性高等特点,可作为高效分子标记应用于大麻种质资源遗传多样性与保护、物种起源与遗传进化、种下分类鉴定、工业大麻育种等研究。     

薰衣草叶绿体RNA编辑位点的预测与分析

RNA编辑是转录后水平的一种调控方式,在植物生长发育、形态建成以及逆境响应等过程具有重要作用。为明确薰衣草(Lavandula angustifolia)叶绿体RNA编辑的组成及其特点,本研究通过生物信息学和PCR,对薰衣草植物叶绿体的RNA编辑位点进行了预测和初步验证。结果发现,薰衣草叶绿体基因组中共预测到44个编辑位点,分布于19个基因上,且所有位点均为C到U的转变。利用PCR确认了ndhB-737是ndhB的基因编辑位点之一。比较薰衣草与罗勒(Ocimum basilicum)、薄荷(Mentha haplocalyx Briq.)、紫苏(Perilla frutescens (L.) Britt.)、迷迭香(Rosmarinus officinalis)、益母草(Leonurus japonicus Houtt)这五种唇形科植物叶绿体RNA编辑位点,发现它们之间存在编辑位点的差异,其中atpF-31、rps2-83、rpoB-113、rpoB-189、rpoB-809、rps14-27、rp120-103、ccsA-187和ndh G-105这9个RNA编辑位点是这六种唇形科植...     

39种桉树微卫星序列的遗传多样性分析

为进一步研究桉树微卫星跨种的相似性及长度多态性,从基因组DNA遗传变异的角度探讨各个桉树种间的遗传多态性程度,本研究选用2个扩增结果稳定,微卫星完整的SSR位点进行PCR产物直接测序,从DNA序列的层次上对39种桉树进行遗传多样性分析和微卫星多态性分析。从SSR位点的层次上进行遗传多样性分析发现,2个SSR位点Nei's遗传多样性指数Hs平均为0.576,期望杂合度He平均为0.736,多态信息含量PIC平均为0.694,位点e SSR-GR124遗传多样性较高,位点g SSR-CA013序列相对更为保守。基于微卫星序列和侧翼保守序列的比对分析,微卫星重复次数的变化可能与属内各亚属间的分类相关性较大,微卫星序列的碱基替换可能与属间分类的相关性更大。由2个位点的综合序列进行相似性比较和系统发育树分析发现,位点e SSR-GR124和位点g SSR-CA013能够作为伞房属和桉属属间分类鉴定的依据。     

秀丽白虾线粒体16S rRNA基因序列及长臂虾亚科系统进化初步分析

旨在了解秀丽白虾线粒体16S rRNA基因序列及线粒体16S r RNA基因在虾类物种鉴定及系统分类中的作用,采用PCR特异扩增测序的方法,对秀丽白虾(Exopalaemon modestus)的16S rRNA基因片段进行了分析,并探讨了长臂虾亚科虾类的系统发育关系。结果表明:54尾秀丽白虾16S r RNA基因共发现5种单倍型和8个变异位点。13种长臂虾间的遗传距离在0～0.2614之间,7个属间的遗传距离为0.1344～0.2769。NJ法和ME法构建的系统进化树显示,除洁白长臂虾外,同属的不同种先聚成一支,其中东方白虾和脊尾白虾亲缘关系最近。长臂虾属和小长臂虾属亲缘关系很近,长臂虾属为多起源;推测洁白长臂虾与宽额拟瘦虾之间的分化时间距今约22.34百万年。本研究结果表明,线粒体16S rRNA基因序列不能单独对长臂虾亚科虾类进行物种鉴定,但进行系统分类和亲缘关系分析是可行的。     

基于叶绿体基因组探讨地黄属及其近缘类群的系统发育关系

利用叶绿体基因组序列对地黄属及其近缘类群的系统发育关系进行研究。基于GenBank公共数据库,下载地黄属及相关类群的叶绿体全基因组序列52条(50个物种),包括广义玄参科物种23种、近缘类群17种和外类群8种(木犀科和苦苣苔科),分别采用最大似然法及贝叶斯推断进行系统发育分析。结果表明,叶绿体全基因组数据能够显著提高系统发育分析的支持率;广义玄参科不是一个单系;除外类群外,我们共得到5个分支,分别为列当科、泡桐属、肉果草属、玄参属、车前科。地黄属形成一个单系,为列当科其它属的基部类群。列当科内物种间叶绿体基因组大小及所包含的基因数目均差异显著。本研究结果支持APG系统对相关科属的处理,包括将婆婆纳属、腹水草属、毛地黄属从广义玄参科移出至车前科;火焰草属、钟萼草属、马先蒿属、地黄属移出至列当科;泡桐属独立为泡桐科。     

流式细胞术测定银叶真藓(Bryum argenteum Hedw.)基因组大小

银叶真藓(Bryum argenteum Hedw.)是藓类植物真藓科真藓属的模式种。世界广布种。该研究以银叶真藓为试材,采用流式细胞术,首先选用同属于藓类植物而且已公布基因组大小的小立碗藓(Physcomitrella patens)作为内参,估算得到银叶真藓基因组大小为568~589 Mb。鉴于参照的小立碗藓基因组大小为487 Mb是测序结果,可能在实际反映其基因组大小上有偏差,所以作者又选取了既有测序结果(125 Mb)又有流式细胞术估算基因组大小数据(157 Mb)的拟南芥(Arabidopsis thaliana)作为内参,对银叶真藓基因组大小进行了再次估算。结果表明,银叶真藓的基因组大小为728.09±77.84 Mb,1CDNA含量约为0.75 pg。该研究所得数据有助于银叶真藓基因组测序的研究。