基于分子标记的野生大豆居群遗传多样性估算与取样策略

遗传多样性是生物多样性的基础和最重要组成部分, 正确评价物种及其居群的遗传多样性是有效保护和利用生物种质资源的必要条件. 以一个野生大豆自然居群(面积约为10000 m²)为研究材料, 从中随机选取了100棵植株, 分别用3种分子标记AFLP, ISSR和SSR对其遗传多样性进行分析, 并采用计算机模拟方法, 从这100棵植株中随机抽取不同大小(5~90个个体)的样本(抽样群体)各50次, 对其主要遗传多样性参数进行了计算, 旨在探讨利用不同分子标记检测该野生大豆居群的主要遗传多样性参数, 即位点的预期杂合度(H_e)、Shannon多样性指数(I)和多态位点百分率(P)的差异和变化趋势以及随抽样群体样本量的不断增加这些参数的变化规律. 结果表明, 不同分子标记检测到同一野生大豆居群的各种遗传多样性参数值不同; 同一居群中的不同样本量对遗传多样性参数的估算值有较大影响; 用不同分子标记进行遗传多样性参数的估算时, 多态位点百分率相对具有可比性; 选用不同的遗传多样性参数来反映居群90%以上的总体遗传变异时需要不同的样本量, 当选用多态位点百分率(P)时, 30~45个植株才能代表总体90%以上的遗传变异. 本研究为评价植物居群遗传多样性和采用合理的保护取样策略提供了科学依据.     

川金丝猴群体的微卫星多态性研究

前人在对川金丝猴(Rhinopithecus roxellana)群体的44 个核基因座位的蛋白质电泳的研究中未检出多态, 从而造成对其核基因组的遗传多态性水平仍然知之甚少. 为了获取足够的信息并进一步研究川金丝猴在核基因水平上的遗传多样性, 本研究检测了来自于3 个川金丝猴主要栖息地的32 个样本的14 个微卫星座位. 同预期的一样, 在这些微卫星座位上检测到了多态. 所有地方群体的平均杂合度均大于0.5. 3 个地方群体间存在着显著的分化, 其中秦岭和神农架群体之间的基因流最弱. 岷山群体和秦岭群体在近期可能均经历了瓶颈效应. 对地方群体间有效群体大小比率的估计和群体大小比率的野外观测值非常接近. 通过比较线粒体数据, 推测川金丝猴的社群结构对其群体的遗传结构有着重要的影响. 结果表明, 川金丝猴的遗传多样性水平并不高于其他的濒危动物, 因此仍然需要采取有效的遗传保护措施。     

我国西南地区珍稀濒危动物的进化和保护遗传学研究

中国西南地区分布有许多重要的珍稀濒危动物，对它们的保护举世瞩目，其中一些动物的分类进化地位还存在着争议。我们实验室多年来致力于这些物种的进化遗传和保护遗传学研究，旨在阐明这些物种的进化地位，确定野生或圈养群体的遗传结构，为制定科学的保护计划提供不可缺少的遗传学资料。     

中国和美国大豆疫霉群体遗传结构的RAPD比较分析

为探究中国和美国大豆疫霉的遗传关系, 采用随机扩增DNA多态性(RAPD)的方法, 对来自中国黑龙江省、福建省和美国的3个大豆疫霉地理群体的遗传多样性进行了分析. 通过使用21个RAPD引物对供试的111株大豆疫霉菌株进行扩增, 共得到223个RAPD标记, 其中多态性标记为199个, 占89.23%. 遗传变异分析表明, 美国群体具有更高的遗传变异度; Nei’s遗传相似性和主成分分析均显示, 中国福建群体与美国群体间的遗传相似性最高, 而福建群体与黑龙江群体间遗传相似性最低; 聚类分析显示, 供试菌株在88%的相似性水平上可被区分为7个聚类, 且美国群体分布于更多的聚类组中; Shannon-Wiener多样性指数也表明美国群体的遗传多样性最为丰富. 综合分析表明, 本研究的结果不支持关于美国的大豆疫霉可能来源于中国的推测.     

千岛湖陆桥岛屿上黑腹狼蛛(Lycosa coelestris)遗传多样性及其受生境片段化的影响

人工湖泊型陆桥岛屿对于理解生境片段化后片段面积和地理隔离等因素对物种遗传多样性和遗传结构的影响提供了独特的机会.本文利用相关序列扩增多态性(SRAP)分子标记法,对具有50多年片段化历史的千岛湖人工湖泊型陆桥岛屿上的黑腹狼蛛(Lycosa coelestris)种群遗传结构和多样性进行研究.利用5对SRAP引物对42份材料的基因组进行扩增,共得到大小为50~900 bp的85个可重复位点,其中84个为多态性位点,多态性比率达98.82%.不同岛屿种群的多态位点比例(PPB)为15.29%~38.82%;观测等位基因数(Na)为1.1529~1.3882,其中有效等位基因数(Ne)为1.0952~1.3392;种群间Nei’s基因多样性指数(H)为0.0582~0.1784,均值为0.0992;Shannon信息指数(I)为0.0881~0.2524,均值为0.1480;岛屿的面积、形状指数分别与多态位点比率、Shannon信息指数以及Nei’s基因多样性指数存在正相关关系.种群间遗传分化系数较高(Gst=0.7293),基因流值低(Nm=0.1856).AMOVA分析表明,57.33%的遗传变异存在于种群间,42.67%的遗传变异来自种群内(P0.001).Mantel检验表明,黑腹狼蛛各种群间地理距离与遗传距离间存在显著相关性(r=0.6465,P0.001).采用Structure 2.3.3软件以及PCA分析对14个岛屿上黑腹狼蛛种群的群体结构进行研究,结果表明,所研究岛屿可以分为6个类群,地理距离较近且属同一个岛群的岛屿优先聚在一起.上述结果表明,生境片段化初期岛屿面积和形状是影响黑腹狼蛛种群遗传多样性的主要原因,地理隔离是黑腹狼蛛种群产生遗传分化的主要原因.     

分子减速进化的普遍性研究

分子水平“中性突变”的发现与“中性学说”的提出丰富了人们对生物进化尤其是分子进化的认识,同时对达尔文主义提出了严峻挑战.中性论者认为:分子水平的绝大部分突变对生物体既非“有利”,亦非“有害”,而是中性.它们主要是通过在群体中的遗传漂变被随机固定或消除,因而具有恒定的,与生物世代长短无关的突变速率.60年代中期Zuckerkandl等提出的“分子进化钟”假设(即分子进化速率在整个物种演化中恒定)是中性理论的主要支柱.但此假设自问世以来就一直存有争议,只是由于双方均采用相对分子进化速率(为两物种分子进化速率均值),双方的证据均不能让对方信服.为解决此论争,我们建立了绝对分子进化速率(指单一物种分子进化速率)计算方程,揭示多系-集落刺激因子(multi-CSF)与GM(粒单系)-CSF在哺乳动物进化中不遵守“分子进化钟”,其进化速率随物种进化程度提高而降低,即呈现“减速进化(slow-down evolution)”.为判断此现象的普遍性,本文系统分析了4种不同蛋白质从单细胞原核生物到单细胞真核生物、植物、节肢动物,直至灵长类中人的绝对分子进化速率的变化情况,证明“减速进化”在不同蛋白质/酶中,在不同物种进化中均普遍存在,因而推测为一种普遍的规律.此外,本文还尝试了用此规律来分析、估计相近物种(     

云南陆稻品种籼粳分化与遗传变异

利用34个籼粳特异插入缺失(insertion/deletion,InDel)分子标记和24个SSR分子标记对云南113个陆稻品种的籼粳分化与遗传变异进行分析.InDel分子标记鉴定结果表明,云南陆稻以粳稻(粳型、偏粳型)品种为主,占总品种的83.2%.聚类结果显示,云南陆稻品种明显聚为4大类群(籼型、偏籼型、粳型、偏粳型),支持InDel分子标记鉴定结果.重新将云南陆稻品种的种植区域划分为2个:(1)海拔1250m以下为籼粳稻混合种植区;(2)海拔1250m以上为粳稻种植区.SSR遗传多样性分析结果表明,云南陆稻籼粳亚种间遗传多样性均很丰富,籼稻品种的遗传多样性高于粳稻品种且差异显著.分子方差分析显示,云南陆稻遗传变异主要来自亚种内(占总变异81%),亚种间遗传变异占19%.不同地区间陆稻种质资源遗传多样性比较分析表明,滇西南与滇南地区存在丰富的遗传变异,是云南陆稻品种遗传多样性的分布中心.半山云雾多湿区作为云南陆稻品种的传统种植区域,保留大量的遗传变异与稻种资源,是开展陆稻种质资源保护、利用的核心区域.     

从中性学说到非线性分子进化

盛极一时的分子进化的中性学说,在对分子水平遗传多态性的解释以及近缘物种的亲缘关系分析上,迄今仍不失其重要作用,但对远缘物种关系的分析上往往难以自圆其说.结构分子生物学的发展,证实三维构象比一维序列数据更具进化上的保守性并可揭示分子进化的非线性和复杂性.基于上述特性,一些学者分别提出了比较远缘物种(包含了近缘物种)亲缘关系的算法.本文对这些算法作一些扼要的介绍,并对非线性分子进化的美好前景作—展望.     

线粒体DNA和人类进化

通过限制作图,对5个地区群体中147人的线粒体DNAs(mtDNAs)进行了分析。假定所有这些mtDNA,是由一个在非洲生活了20万年的女人所产生。所调查的除非洲群体之外的所有群体,都有多种起源,说明每一个地区都是经过反复迁移多次的。目前,有关人类进化历史的真实信息,主要还靠分子生物学所提供。对于猿进化为人的遗传分歧和人之间相互关联的遗传方式等问题;都由分子生物学提出了新见解。可是,有关人种内遗传进化图是含糊不清的,原因是基于核基因的比较,而核基因内的突变积累是缓慢的;再者,核基因是由父母双方遗传并在每一代中混杂。这种混杂给个体的历史布上了阴影并使重组出现;重组使得个体难以追踪除了被认为是紧密相关位点以外的个别DNA片段的历史。     

云南闭壳龟(Cuora yunnanensis)的分子鉴定及进化地位研究

云南闭壳龟(Cuora yunnanensis, Boulenger, 1906)曾被认为已经灭绝, 在保护生物学上受到广泛的关注. 本文测定了3只活的云南闭壳龟线粒体COI和ND4的部分序列及His, Ser, Leu tRNA序列片段, 共 1725 个碱基序列. 结合闭壳龟属其他物种序列, 包括之前测定的一只云南闭壳龟标本(MNHN 1907.10)的DNA序列, 进行了分子系统学分析. 与100年前的标本比较, 无论是形态还是分子系统分析结果都显示, 这种新发现的活龟确实是云南闭壳龟. 同时, 我们的结果确证了标本序列的可信性, 揭示云南闭壳龟不是近期杂交形成的, 而是代表了进化上独立的遗传谱系, 且种内仍存在一定的遗传多样性.     

杂交-渐渗的遗传进化效应与栽培作物野生近缘种多样性保护

野生近缘种的遗传多样性是栽培作物遗传改良的重要基因资源,对其进行合理保护和可持续利用对保障全球粮食安全具有十分重要的意义.由于生境遭到严重破坏,野生近缘种的生存状况受到严峻挑战,许多野生近缘种群体在诸多因素影响下已经濒危甚至灭绝.然而,最容易被忽略的影响是栽培作物与野生近缘种的天然杂交和基因渐渗及其所带来的遗传和进化效应.作物的杂交-渐渗可以改变野生近缘种群体的遗传结构和完整性,导致已保护野生群体遗传多样性丧失.杂交-渐渗对野生近缘种遗传多样性保护能造成怎样的影响,目前仍知之甚少.如何制定合理的策略来降低栽培作物基因渐渗对野生近缘种保护带所来的负面影响非常重要,而且具有极大的挑战性.     

人类独特表型遗传基础的研究进展

大约500万年前人类(Homo sapiens)和黑猩猩(Pan troglodytes)分歧之后,人类在进化过程中逐渐形成了很多独特的表型.什么样的遗传变异造就了如此独特的人类呢?近10年来,通过比较人类和其他非人灵长类的基因组序列,研究者已经发现了许多基因组区域在人类中受到自然选择而发生了人类特异的遗传改变,包括基因编码区的改变、基因表达调控的改变、基因的丢失和基因的重复等.这些不同水平的遗传改变在进化过程中通过自然选择的作用在人群中固定下来,对人类独特表型的产生有着重要贡献.本文将从这4个遗传层面介绍人类特异表型与遗传变异的关系.另外,文中也介绍了利用基因编辑技术建立人源化的诱导多能干细胞及转基因动物模型研究人类特异突变和表型的关系,以及新的测序方法在筛选群体中天然突变个体中的应用.     

α_1-抗胰蛋白酶变种Etokyo的分布及其在人类群体遗传学上的意义

一、引言 α_1-抗胰蛋白酶(Alpba-1-antitrypsin,AlAT)是血清中一种主要的蛋白水解酶抑制物。迄今为止,至少已经发现了50种AIAT的遗传变种。AlAT变种的分布呈现高度的种族特异性和地理变异性。因此,AlAT在人类群体遗传学研究中是一种有用的遗传的分子标记物。     

外源化合物代谢系统的达尔文正选择

复杂疾病的产生是多种分离的遗传变异和环境因素相互作用的结果。遗传变异的产生原因是突变,而它在群体中的频率变化,则主要地决定于随机遗传漂变和来自环境的自然选择。人类的进化和迁徙历程,总是伴随着在不断变化的外界环境选择下的适应,而这种选择与适应,已深刻地影响着人类基因组结构的多态性。对疾病的遗传分析,不仅需要从横向的空间上分析不同群体或个体的遗传变异对疾病谱和易感性的影响,而且需要在纵向的进化史中,把环境暴露相关疾病的自然史和人类的分子适应性进化结合起来,考察人类起源迁移的群体历史中,动态变化的环境风险     

人类群体环境适应的古DNA研究进展

人类(Homo sapiens)起源、迁徙和进化对现代人类遗传多样性具有重要的塑造作用,一直是多学科研究热点.分子遗传学通过现有人群的遗传数据和表型特征来推导、演绎历史事件,提出了"走出非洲完全替换"人类起源模型.在走出非洲迁居世界各地的过程中,不同环境对人类表型和遗传多样性具有重要的选择作用,如人群肤色、身高等外形特征以及乳糖耐受、淀粉代谢、免疫应答和低氧适应等生理特征的表型和遗传多态性演化过程.近年来兴起的人类古DNA研究,通过采集对应事件前、中、后不同时期的古DNA样本,进行全基因组测序,同时系统比较古DNA和现今人群遗传多态性,补充和完善了经典分子遗传学研究结果,可以更全面地分析人类演化历史.基于古基因组研究,学者提出了人类起源的"走出非洲基因渗透"模型,并对上述重要人类表型和遗传多态性的演化史提出了新的证据和观点.本文将对现有人类环境适应的古DNA研究进展进行综述,并据此对自然选择如何塑造人类遗传和表型多态性展开新的讨论,为今后同类研究提供线索.     

用基因组总DNA做探针产生动物DNA指纹图

DNA 指纹图技术自1985年问世以来,已成为法医学上个体识别和亲缘鉴定的有力工具,而且还广泛地用于研究动植物甚至微生物的群体遗传和进化、以及重要性状的遗传连锁分析.常规的 DNA 指纹分析需要采用特定的 DNA 指纹探针,它们主要为多位点小卫星探针(multilocus minisatellite probes)和微卫星探针(microsatellite probes).目前应用最广的DNA 指纹探针包括人源小卫星探针33.6,33.15,α-珠蛋白-3′HVR;细菌噬菌体 M13;微卫星(TG)_n、(GTG)_n 等.然而,并非任何单位都能获得这些探针,而且制备探针 DNA 既     

青海湖及其相邻水系特有裸鲤属鱼类的分子系统发育

对来自青海湖、黄河和柴达木水系特有的青海湖裸鲤、花斑裸鲤和斜口裸鲤149个个体的Cyt b基因全序列进行了测定和分析. 一致的系统进化树显示, 以上3个物种并未形成3个独立的单系群; 而是分为3个谱系: 谱系A包括青海湖裸鲤、斜口裸鲤和黄河花斑裸鲤的一部分; 谱系B由黄河花斑裸鲤的另一部分组成; 谱系C则由来自柴达木盆地格尔木河的花斑裸鲤形成单系群. AMOVA分析显示, 大部分的遗传变异来自于谱系间(93.12%), 提出该地区裸鲤属鱼类存在3个多样化谱系. 青海湖裸鲤与其甘子河亚种在Cyt b水平没有形成分化, 不支持青海湖裸鲤为多型种, 也不支持斜口裸鲤作为独立的种或作为花斑裸鲤的一个亚种. 黄河花斑裸鲤有2个谱系来源, 群体内的遗传分化表明, 黄河上游峡谷对裸鲤的基因交流有一定的限制. 黄河花斑裸鲤的另一谱系(谱系B)很可能是黄河在最近一次溯源过程中, 融合了当地的土著裂腹鱼类而在遗传上留下了族源印迹. 柴达木盆地花斑裸鲤形成单系群(谱系C), 与黄河花斑裸鲤间高于0.98的Fst值表明基因交流在它们之间长期被阻断, 暗示生态隔离可能已经使柴达木裸鲤独立进化成相当于不同的种. 形态分类的鳃耙数与群体遗传变异间没有显著的相关性. 种群的遗传多样性普遍较低(π = 0.00096~0.00485), 柴达木裸鲤很可能在历史上遭受过严重的“瓶颈效应”, 提议当前应对柴达木的裸鲤给予优先保护.     

高黎贡山乔木树种丰富度快速评估及其环境解释

采用现有资料和已发表研究文献,通过分析高黎贡山乔木树种多样性随海拔梯度变化及物种分布中心与分布幅宽间的关系,对高黎贡山的物种多样性进行了快速评估,并采用环境因子对其进行了解释.研究发现,乔木树种多样性随海拔高度的升高呈现出明显的变化趋势;物种分布中心与分布幅度关系表明,分布幅度较窄的物种分布于较低海拔和较高的海拔,而分布中心在中海拔(2000m左右)地区的物种则具有较宽的分布幅.采用数理统计和回归分析的方法,对气候因子随海拔变化与乔木树种多样性变化的相关关系进行了分析,结果表明不同的气候因子在不同海拔范围对物种分布和多样性的作用不同.     

中国人β类珠蛋白基因多态性研究——γ珠蛋白基因中的多态性Hind Ⅲ酶切位点

人类珠蛋白基因多态性作为一种遗传标志,在人类学、遗传学和某些遗传性疾病的预防研究中具有重要的意义。国外自1978年开始发表一些种族群体分析的有关资料,国内在这方面迄今尚无研究报道。我们在研究我国β-地中海贫血(一种遗传病)产前诊断的过程中,首先对中国人β类珠蛋白基因的多态性限制性内切酶酶切位点的分布作了系统的研究。本文首次报告中国人群中γ珠蛋白基因多态性的资料。     

全局性DNA去甲基化参与男性减数分裂重组调控

<正>精子发生是一个复杂的发育过程,基因突变或表观遗传变异对精子发生功能的破坏可导致男性不育^[1～3].在精子发生过程中,减数分裂是生殖细胞获得遗传多样性的关键,其中涉及一系列重要事件,包括前细线期精母细胞中DNA的复制、细线期中DNA双链断裂(DSBs)的形成、合子期及粗线期中发生的减数分裂重组,