球状轮藻叶绿体全基因组的组装与特征分析

为揭示球状轮藻叶绿体全基因组的特征以及探究其在轮藻科内的系统发育关系,本研究基于高通量测序技术对其叶绿体全基因组进行组装和序列分析.结果表明:球状轮藻叶绿体基因组全长180 652 bp, GC含量26.6%,具有典型的四分体环状结构,与普生轮藻十分类似;球状轮藻叶绿体基因组共注释出137个基因,其中包括94个蛋白质编码基因、37个tRNA基因和6个rRNA基因,比无色丽藻多2个蛋白质编码基因和3个tRNA基因,与高等植物相比具有rpl12、trnL(gag)、rpl19、ycf20四个特殊基因;球状轮藻叶绿体全基因组共检测出87个SSR位点且绝大部分由A和T构成;此外,球状轮藻共包含24 989个密码子且密码子使用更偏好A和T,亮氨酸(Leu)是编码氨基酸最多的密码子;通过邻近法(NJ)对包括球状轮藻在内的5个种的叶绿体全基因组构建系统发育树显示,球状轮藻的亲缘关系与普生轮藻更为接近.本研究对球状轮藻叶绿体全基因组进行了解析,利用现有数据确立其系统发育学地位.     

浅谈叶绿体基因组分析技术在植物系统学中的应用

本文对植物叶绿体基因组做一简介,包括叶绿体基因组的发现、结构与特点、编码基因、进化特点和遗传方式。综述了DNA杂交、DNA限制酶谱分析、RFLP分析、PCR-RFLP分析、微卫星序列分析、SSCP分析和核酸序列分析等叶绿体DNA分析技术的原理、特点及应用。阐述了叶绿体DNA在植物系统学研究中广泛应用的利弊。     

毛茛铁线莲叶绿体全基因组解析及系统发育分析

为了解析药用植物毛茛铁线莲的叶绿体全基因组特征及系统发育位置,利用高通量测序技术对毛茛铁线莲叶片样品进行测序,并对毛茛铁线莲叶绿体基因组进行组装、注释和特征分析,采用最大简约法(MP)、最大似然法(ML)及贝叶斯法(BI)构建分子系统发育树.结果表明,毛茛铁线莲的叶绿体基因组为典型的四分体结构,全长159 741 bp,共编码112个基因,包括79个蛋白编码基因、29个tRNA基因和4个rRNA基因;毛茛铁线莲叶绿体基因组共含有84个简单重复序列,以单核苷酸重复基序居多,共57个;毛茛铁线莲叶绿体基因组使用频次最高的氨基酸是亮氨酸;基于叶绿体全基因组构建的MP,ML和BI树,拓扑结构基本一致;铁线莲属是明显的单系类群,与银莲花属关系最近,毛茛铁线莲与绣球藤亲缘关系最近.     

木兰叶绿体atpB和rbcL基因的系统进化分析

木兰科植物作为古老的类群,其杂交和形态多样以及趋同进化等特点导致传统分类出现很多不同结论。对生物类群进行种群的系统进化分析可以在一定程度上弥补传统分类方法的局限。叶绿体的母系遗传相对保守、分子水平差异明显,是绿色植物的标志性细胞器,因此叶绿体基因组常被用来进行植物的系统进化探究。本项研究利用phylip软件将NCBI核酸序列数据库中下载的21种木兰科植物叶绿体的atpB和rbcL基因序列760bp进行序列比对处理之后,进一步应用邻接法进行分子进化系统发生分析,构建系统发育进化树,从而得出木兰属中白玉兰、星花玉兰、锐叶木兰、北美大叶木兰、夜香木兰等在系统进化中的亲缘关系,为进一步对木兰属植物进行系统发生研究奠定基础。     

木兰叶绿体atpB和rbcL基因的系统进化分析

木兰科植物作为古老的类群,其杂交和形态多样以及趋同进化等特点导致传统分类出现很多不同结论。对生物类群进行种群的系统进化分析可以在一定程度上弥补传统分类方法的局限。叶绿体的母系遗传相对保守、分子水平差异明显,是绿色植物的标志性细胞器,因此叶绿体基因组常被用来进行植物的系统进化探究。本项研究利用phylip软件将NCBI核酸序列数据库中下载的21种木兰科植物叶绿体的atp B和rbc L基因序列760bp进行序列比对处理之后,进一步应用邻接法进行分子进化系统发生分析,构建系统发育进化树,从而得出木兰属中白玉兰、星花玉兰、锐叶木兰、北美大叶木兰、夜香木兰等在系统进化中的亲缘关系,为进一步对木兰属植物进行系统发生研究奠定基础。     

马铃薯与其野生近缘种叶绿体基因组差异分析

叶绿体基因组是植物基因组的重要组成部分,解析马铃薯及其野生近缘种的叶绿体基因组结构差异对理解马铃薯的进化具有重要的意义.选择Solanum fernandezianum、Solanum etuberosum、Solanum palustre和Solanum phureja进行叶绿体基因组的组装和结构分析.发现它们叶绿体基因组的长度为155 283～155 492 bp,总GC含量变异较小,为37.86%～37.94%,基因的数目均为113个.通过基因组序列差异比较分析,共鉴定了725个单核苷酸多态性(SNP)、62个插入和47个缺失.其中,有229个SNP和3个缺失在马铃薯中是独有的,分别落在了49个和3个基因上.简单重复序列(SSR)分析发现,群体中只存在单核苷酸和二核苷酸的重复,总的变异数目在马铃薯中最少.序列相似性分析结果表明在马铃薯栽培种和野生种之间存在3个差异较大的区域.基于叶绿体全基因组的系统进化树分析发现,三个野生种中S.etuberosum和S.palustre具有更近的亲缘关系.     

植物叶绿体基因组研究及应用进展

叶绿体是植物进行光合作用的主要场所,是植物细胞特有的细胞器.叶绿体具有相对独立的遗传物质,是半自主性细胞器.本文从叶绿体起源,叶绿体DNA的遗传方式,叶绿体基因组的基本结构以及叶绿体基因组的进化四个方面综述了叶绿体基因组的研究进展.另外,综述了叶绿体基因组在系统发育基因组学、居群遗传学、谱系地理学和叶绿体基因工程中的应...     

暴马丁香的叶绿体基因组特征分析

为了解暴马丁香的叶绿体基因组的特征,本研究分析该叶绿体基因组结构和基因构成特征,并进行系统演化基因组分析.结果表明:(1)暴马丁香叶绿体基因组的功能基因有132个,其中包括8个rRNA基因,36个tRNA基因和88个蛋白编码基因.(2)在暴马丁香叶绿体基因组的密码子组成中,RSCU值>1的密码子有30个,其中以A/U碱...     

基于叶绿体基因组比较栝楼属植物的演化

叶绿体基因组在基因水平上高度保守，并且遵循单亲遗传及单倍体遗传，已被广泛应用于物种鉴定和系统发育分析。栝楼属为葫芦科的一个重要属，具有极其重要的药用价值及经济价值，但种内关系不清。本文利用生物信息学及比较基因组学的方法，分析了11种栝楼的叶绿体基因组大小、结构、组成、重复序列、密码子偏性、边界扩张、正向选择、基因组共线性、核苷酸变异位点及系统发育等。结果显示，11种栝楼的叶绿体基因组都具有典型的四联体结构，长度为156 413 bp～157 556 bp,GCs含量为37%，较为保守。重复序列在LSC区域分布较多，密码子偏好性不强，没有明显的边界扩张或收缩，但是某些栝楼属植物叶绿体基因组存在序列重排，其中三种栝楼还受到环境的正向选择。同时，序列重排将11种栝楼分为两个主要分支，其中第一分支的演化与环境的正向选择密切相关。栝楼属物种核酸多态性位点多分布在SSC区域，系统发育分析表明栝楼属与油渣果属、丝瓜属及藏瓜属亲缘关系较近。本研究为栝楼属物种的分类及演化提供了分类依据，同时为编制栝楼属物种DNA条码提供了候选标记。     

基于叶绿体基因组序列对50种菊科植物亲缘关系分析

菊科为双子叶植物纲的第一大科,其科内等级划分和系统学研究存在巨大挑战。叶绿体基因组具有高度的保守性和较慢的进化速率,其在植物系统发育和物种进化研究中应用广泛。对菊科20个属50种植物叶绿体基因组序列进行亲缘关系分析,基于叶绿体基因组编码序列(coding sequence, CDS)、rbcL基因序列、rbcL+matK基因序列分别构建系统发育树,并对其中8个物种进行密码子偏好性分析和IR(Inverted Repeat)边界分析。比较3种方法构建的系统发育树,发现利用单个基因序列或两个基因序列构建的系统发育树与CDS序列构建的系统发育树在属间结果不一致,且CDS构建的系统发育树自展支持率高于其余两种,表明基于单基因序列或基因串联序列适用于属内物种的研究,而CDS序列适用于属间物种的研究。密码子偏好性研究显示选取的8个物种都对A/U结尾的密码子有偏好性。边界序列分析结果显示4个物种菊科植物的IR边界序列ycfI基因有缺失。研究结果为菊科植物的遗传进化和系统发育研究提供了理论支撑。     

水龙骨科附生蕨类Rubisco大亚基的适应性进化:正向选择位点的鉴定

 核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco,EC 4.1.1.39）在植物光合作用中起重要作用,既负责碳同化又引发光呼吸。催化固定CO₂的活性位点位于Rubisco大亚基,由叶绿体rbc L基因编码。水龙骨科是现存蕨类中最为衍生的类群,多为附生植物。为验证蕨类植物在白垩纪适应被子植物兴起而发生分化的观点,本研究以水龙骨科附生蕨类为对象,利用位点间可变ω（非同义替换率d_N和同义替换率d_S的比值）模型对其rbc L基因的适应性进化进行分析。通过比较模型M1a/M2a 和模型M7/M8,在氨基酸水平上,共鉴定出7个正向选择位点：133L,251M,262A,265V,282Y,326I和362I。其中位点262A,265V,282Y及326I对维持Rubisco功能的重要性也得到已发表实验数据的支持。这些结果一方面显示了基于ω比值检验DNA编码序列分子适应的有效性,另一方面也提示水龙骨类可借助rbcL等功能基因的适应性进化,应对白垩纪被子植物引发的陆地生态系统改变。     

盐度对盐生杜氏藻叶绿体超微结构的影响

研究不同盐度对盐生杜氏藻（ Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａｓａｌｉｎａ（ Ｄｕｎａｌ．） Ｔｅｏｄ ．） 叶绿体超微结构的影响．结果显示,在ＮａＣｌ 浓度为２ ．７ ｍｏｌ／Ｌ 的培养液中,其叶绿体为典型的杯状结构．在ＮａＣｌ 浓度从２ ．７ ｍｏｌ／Ｌ 增加到４ ．３ ｍｏｌ／Ｌ时,其杯状叶绿体逐渐离解为多个相互连结或分离的部分;叶绿体内的类囊体片层系统解体并出现大量的嗜锇质体小球;在分离的叶绿体间隙中形成多个线粒体．在培养液的ＮａＣｌ 浓度逐步从４ ．３ ｍｏｌ／Ｌ 降低到２ ．７ ｍｏｌ／Ｌ后,盐藻的叶绿体又逐步恢复为典型的杯状结构．由此可知,不同盐度下盐藻叶绿体的结构变化是一个可逆的过程,这种可逆变化是盐藻得以在高盐度,强光照,易蒸发的自然环境中生存的一种适应机制．     

习水国家级自然保护区药用植物资源考察

通过多次深入贵州习水国家级自然保护区药用植物资源考察,现已初步确定习水国家级自然保护区有药用植物资源185科687种,其中菌类植物6科17种,地衣植物5科7种,苔藓植物5科5种,蕨类植物38科119种,裸子植物5科9种,被子植物126科530种。对该地区药用植物的保护利用及可持续发展提出了建议。     

北京师范大学珠海分校校园高等植物资源调查

对北京师范大学珠海分校校园高等植物进行调查,统计、分析植物的种类及分布现状,在此基础上编制校园高等植物名录,并鉴别外来入侵植物,确立其危害程度,通过对这些植物的入侵途径和危害性进行分析,对校园生态平衡和治理提出防治建议.调查发现学校共有高等植物183种,隶属于73科.蕨类植物5科5种,裸子植物3科3种,被子植物35科175种.其中,外来入侵植物12科33种,占校园高等植物的18.03%.     

活性氧清除系统在小麦幼苗叶绿体抗旱生理中的作用

以小麦幼苗为材料,研究了叶绿体中活性氧清除系统在干旱胁迫过程中的反应。结果表明:随着处理时间的增加,小麦叶绿体中可溶性蛋白、丙二醛(MDA)和超氧自由基(O2-)含量呈上升趋势,以20%浓度胁迫组增加最为明显;超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性明显低于对照组,但20%处理组出现较大波动;过氧化物酶(POD)活性呈现先降后升趋势。活性氧清除系统在干旱胁迫中表现出一定的协同作用。     

黄瓜幼叶叶绿体分裂的电镜观察

本文以黄瓜幼叶为材料，在电镜下观察到了叶绿体的二分分裂，其分裂方式以哑铃状分裂为主。     

Ferns diversified in the shadow of angiosperms

The rise of angiosperms during the Cretaceous period is often portrayed as coincident with a dramatic drop in the diversity and abundance of many seed-free vascular plant lineages, including ferns. This has led to the widespread belief that ferns, once a principal component of terrestrial ecosystems, succumbed to the ecological predominance of angiosperms and are mostly evolutionary holdovers from the late Palaeozoic/early Mesozoic era. The first appearance of many modern fern genera in the early Tertiary fossil record implies another evolutionary scenario; that is, that the majority of living ferns resulted from a more recent diversification. But a full understanding of trends in fern diversification and evolution using only palaeobotanical evidence is hindered by the poor taxonomic resolution of the fern fossil record in the Cretaceous. Here we report divergence time estimates for ferns and angiosperms based on molecular data, with constraints from a reassessment of the fossil record. We show that polypod ferns (> 80% of living fern species) diversified in the Cretaceous, after angiosperms, suggesting perhaps an ecological opportunistic response to the diversification of angiosperms, as angiosperms came to dominate terrestrial ecosystems.     

Chloroplast to nucleus communication triggered by accumulation of Mg-protoporphyrinIX

Plant cells coordinately regulate the expression of nuclear and plastid genes that encode components of the photosynthetic apparatus. Nuclear genes that regulate chloroplast development and chloroplast gene expression provide part of this coordinate control. There is evidence that information also flows in the opposite direction, from chloroplasts to the nucleus. Until now, at least three different signalling pathways have been identified that originate in the plastid and control nuclear gene expression but the molecular nature of these signals has remained unknown. Here we show that the tetrapyrrole intermediate Mg-protoporphyrin (Mg-ProtoIX) acts as a signalling molecule in one of the signalling pathways between the chloroplast and nucleus. Accumulation of Mg-ProtoIX is both necessary and sufficient to regulate the expression of many nuclear genes encoding chloroplastic proteins associated with photosynthesis.     

Horsetails and ferns are a monophyletic group and the closest living relatives to seed plants

Most of the 470-million-year history of plants on land belongs to bryophytes, pteridophytes and gymnosperms, which eventually yielded to the ecological dominance by angiosperms 90 Myr ago. Our knowledge of angiosperm phylogeny, particularly the branching order of the earliest lineages, has recently been increased by the concurrence of multigene sequence analyses. However, reconstructing relationships for all the main lineages of vascular plants that diverged since the Devonian period has remained a challenge. Here we report phylogenetic analyses of combined data--from morphology and from four genes--for 35 representatives from all the main lineages of land plants. We show that there are three monophyletic groups of extant vascular plants: (1) lycophytes, (2) seed plants and (3) a clade including equisetophytes (horsetails), psilotophytes (whisk ferns) and all eusporangiate and leptosporangiate ferns. Our maximum-likelihood analysis shows unambiguously that horsetails and ferns together are the closest relatives to seed plants. This refutes the prevailing view that horsetails and ferns are transitional evolutionary grades between bryophytes and seed plants, and has important implications for our understanding of the development and evolution of plants.