贝叶斯联合模型与中国洞穴鱼类分化时间的估算(鲤科: 金线鲃属)

金线鲃属分布于中国云贵高原及周边地区, 包括10多种适应于洞穴生活、具有不同程度眼睛和色素退化的典型洞穴鱼类. 迄今为止, 金线鲃属的系统发育关系还存在很大争议. 我们获得了34种金线鲃属鱼类及外类群的细胞色素b和ND4基因序列, 用贝叶斯联合模型分析数据, 重建了金线鲃属的系统发育关系; 并用松散分子钟估算了本属及内部分支的起源时间. 金线鲃属的单系性得到强烈的支持, 本属可分为6个分支. 此外, 本研究结果还支持洞穴物种的多系起源假说以及季氏金线鲃(Sinocyclocheilus jii)的基部位置. 松散分子钟估算表明, 金线鲃属起源于晚中新世, 在11百万年前(million years ago, Ma)左右, 比以前设想的要古老.     

用cpDNA matK基因和nrDNA ITS区序列确定我国特有植物四棱草属的系统位置

测定了我国特有植物四棱草属以及马鞭草科6属和唇形科13属共27个代表种的叶绿体DNA matK基因和核核糖体DNA ITS区序列.应用相对表观衍征分析方法(RASA)对所测DNA序列的系统发育信号及所选择外类群的有效性进行了统计评价.应用最大简约法(MP)、邻接法(NJ)和最大似然法 (ML)对matK和ITS序列进行了独立的和联合的分子系统发育分析.结果表明,四棱草与三花莸为姐妹群;Contino等提出的莸属复合群不构成单系类群,莸属4种具有复系演化关系;Contino系统中的筋骨草亚科形成一个单系分支.此外,本文结果支持马鞭草科与唇形科构成复系类群以及白骨壤属从马鞭草科中独立的观点.RASA分析和多基因联合分析为确定复杂类群间的系统发育关系提供了有效的途径.     

鲤科鱼类的c-myc CDS及其系统发育关系

鲤科鱼类在东亚的物种多样, 分布广泛, 物种特征尺寸差异明显, 弄清其功能基因的系统演变, 对于理解物种分化和功能进化具有重要意义. 以具有重要生长调控作用的c-myc基因为标记, 通过PCR扩增、克隆和测序, 共获得41种鲤科鱼类和外类群c-myc基因全序列, 发现并分析了c-myc编码区的两个高变异区. 基于c-myc CDS序列, 分别采用最大简约法(MP)、最大似然法(ML)和Bayesian法重建了鲤科鱼类的系统发育关系. 3种方法所得系统发育关系较为相似. 当以亚口鱼科的胭脂鱼(Myxocyprinus asiaticus)、鳅科的泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)和平鳍鳅科的中华间吸鳅(Hemimyzon sinensis)作为外类群, 3种方法重建的系统分支图均以较高的节点支持率支持鲤科鱼类中雅罗鱼系和鲃系的划分, 雅罗鱼系包括雅罗鱼亚科(Leuciscinae)的东亚种类、鲴亚科(Xenocyprinae)、鲌亚科(Cultrinae)、 亚科(Danioninae)东亚土著种类, 亚科(Gobioninae)和鳑鲏亚科(Acheilognathinae). 鲃系包括裂腹鱼亚科(Schizothoracinae)、鲃亚科(Barbinae)、鲤亚科(Cyprininae)和野鲮亚科(Labeoninae). 斑马鱼(Danio rerio)、麦氏 (D. myersi)和三线波鱼(Rasbora trilineata)应从雅罗鱼系或鲃系中分出, 形成另外的一个系群. 亚科是一个多起源的复合类群, 其中一些种类归属存在较多问题, 对 亚科一些种类有必要重新划分. c-myc CDS翻译成蛋白质后, 逐个分析具有简约信息氨基酸变异发现氨基酸位点变异与鱼类特征尺寸之间无相关性. 同时分析并发现c-myc编码区内两个高变异区序列变异既不能体现物种分化关系, 也与物种特征尺寸无相关性. 本研究还发现每一类群位于分支图基部较为原始的种类一般鱼类物种尺寸较小, 可能是对原始生态和生存压力适应的结果.     

用cpDNA matK基因和nrDNA ITS区序列确定我国特有植物四棱草属的系统位置

测定了我国特有植物四棱草属以及马鞭草科6属和唇形科13属共27个代表种的叶绿体DNA matK基因和核核糖体DNA ITS区序列. 应用相对表观衍征分析方法(RASA)对所测DNA序列的系统发育信号及所选择外类群的有效性进行了统计评价. 应用最大简约法(MP)、邻接法(NJ)和最大似然法 (ML)对matK和ITS序列进行了独立的和联合的分子系统发育分析. 结果表明, 四棱草与三花莸为姐妹群; Contino等提出的莸属复合群不构成单系类群, 莸属4种具有复系演化关系; Contino系统中的筋骨草亚科形成一个单系分支. 此外, 本文结果支持马鞭草科与唇形科构成复系类群以及白骨壤属从马鞭草科中独立的观点. RASA分析和多基因联合分析为确定复杂类群间的系统发育关系提供了有效的途径.     

基因组AFLP分析及线粒体12S rRNA序列变异在笛鲷科系统发育上的比较

以10种笛鲷科鱼类和1种纵带裸颊鲷为对象,采用ABI PRISM 310测序仪进行基因组AFLP分析,并结合线粒体12S rRNA序列变异对笛鲷科系统发育开展比较研究．结果显示:除了紫鱼属和梅鲷属鱼类外,这两种方法构建的最小进化树(ME)的拓扑结构基本上是一致的,而且具有较高的自展值(bootstrap),其揭示的笛鲷科系统发育关系也为最大似然法(ML)支持．基于线粒体12S rRNA序列进行最大似然法分析表明,笛鲷科系统发育最适合的替代模型为TrN G,对数似然比检验表明,分子钟是被接受的．AFLP遗传标记适合于笛鲷科及以下水平的系统发育分析．研究表明,笛鲷属可能为一单系,但其他属的系统发育关系还需要更多资料进一步验证．     

高度特化等级裂腹鱼类分子系统发育与生物地理学

分析了分布于青藏高原及其邻近地区23个种和亚种36个群体高度特化等级裂腹鱼类的线粒体DNA细胞色素b序列, 重建了系统发育关系. 并采用地质隔离事件校正分支时间, 估计了主要分支发生时间. 结果发现, 高度特化等级裂腹鱼类不是单系群, 裸鲤属和裸裂尻属也不是单系群. 全裸重唇鱼可能是特化类群向高度特化类群演化的过渡类型. 高度特化等级裂腹鱼类的系统发育关系总体上反映了水系之间和地质历史的联系, 即来自相同和相邻水系的物种通常具有更近的亲缘关系. 估计的主要分支发生事件与青藏高原近晚地质时期强烈隆起有很好的一致性, 表明高度特化等级裂腹鱼类的起源演化与晚新生代青藏高原阶段性抬升导致的环境变化相关.     

S7核糖体蛋白基因序列变异及其在低等鲤科鱼类中的系统发育意义

鲤科是世界鱼类中最大的科，有210余属2010种，为研究其系统发育关系需要筛选合适的DNA标记，将S7核糖体蛋白基因用作遗传标记进行鲤科鱼类的系统发育分析，通过PCR方法，扩增了长度为602bp的胭脂鱼以及长度为655～859bp的16种鲤科鱼类的S7基因内含子1序列，序列排列得到925个排列位点，其中信息位点499个，占全部位点的54%，结果表明，鲤科鱼类S7基因内含子1序列具有丰富的信息位点，并且在亲缘关系不同的物种间存在显著的序列差异，基于S7基因内含子1序列的NJ（neighbor-joining）和MP(most-parsimony）分支树经1000次重复抽样试验后，节点的自展支持率普遍高于以细胞色素b及线粒体控制区(d-loop）基因为遗传标记时所得到的分支树，因此，S7基因内含子1作为遗传标记在鲤科系统发育研究中的分辨率是比较高的，它是一个适合鲤科内亚科水平系统发育研究的有用的分子遗传标记，但S7基因内含子1是否适用于鲤形目科间或科以上水平的分子系统学分析，有待进一步研究。     

16S rRNA基因序列变异与中国鮡科鱼类系统发育

采用PCR技术获得了中国鮡科鱼类10属9种鰋鮡鱼类和6种非鰋鮡鱼类线粒体DNA 16S rRNA基因部分序列. 序列分析表明, 16S rRNA序列非配对区有A碱基偏倚性, 配对区有G碱基偏倚性. 在非配对区, 主要由于A→G转换引起转换大于颠换的偏倚, 且平均替代率几乎是配对区的2倍. 配对区和非配对区均没有替代饱和现象. 采用最大似然法(ML)和Bayesian方法构建分子系统树, 结果表明, 鮡科是一个单系群, 由(黑鮡属(魾属, 纹胸鮡属))与(褶鮡属+ 鰋鮡鱼类)两支构成. 鰋鮡鱼类可能不是一个单系群, 分子数据不支持褶鮡属与鰋鮡鱼类构成姐妹群关系. 褶鮡属与凿齿鮡属可能构成姐妹群关系. 鮡属不是一个单系, 与石爬鮡属和拟鰋属构成单系群. 前臀鮡可能是中华鮡的同物异名, 石爬鮡属可能只有一个有效种, 即青石爬鮡.     

基因组AFLP分析及线粒体12SrRNA序列变异在笛鲷科系统发育上的比较

以10种笛鲷科鱼类和1种纵带裸颊鲷为对象，采用ABI PRISM 310测序仪进行基因组AFLP分析，并结合线粒体12S rRNA序列变异对笛鲷科系统发育开展比较研究．结果显示：除了紫鱼属和梅鲷属鱼类外，这两种方法构建的最小进化树（ME）的拓扑结构基本上是一致的，而且具有较高的自展值（bootstrap），其揭示的笛鲷科系统发育关系也为最大似然法（ML）支持．基于线粒体12S rRNA序列进行最大似然法分析表明，笛鲷科系统发育最适合的替代模型为TrN＋G，对数似然比检验表明，分子钟是被接受的．AFLP遗传标记适合于笛鲷科及以下水平的系统发育分析．研究表明，笛鲷属可能为一单系，但其他属的系统发育关系还需要更多资料进一步验证．     

利用8个基因的DNA序列探讨南洋杉科的系统发育关系和起源时间

南洋杉科是最原始的松杉纲类群之一, 其系统发育关系与起源(分支)时间研究具有极为重要的意义. 利用自行测定和GenBank中获得的核核糖体18S和26S, 叶绿体16S, rbcL, matK和rps4以及线粒体coxⅠ和atp1等8个基因的DNA序列, 构建了南洋杉科的分子系统树, 确定该科属间系统发育关系应为((瓦勒迈杉属, 贝壳杉属), 南洋杉属). 以瓦勒迈杉属和南洋杉属Araucaria族和Eutacta族的化石记录作为时间标定, 估计南洋杉科的起源在(308 ± 53)百万年前, 即该科在石炭纪晚期起源, 而非以往认为的三叠纪. 用相同基因组合还估计出南洋杉属起源于(246 ± 47) 百万年前, 贝壳杉属起源于(61 ± 15)百万年前. 对不同基因所构建的系统树进行统计分析并对它们所估计的起源时间进行比较表明, 叶绿体matK和rps4基因较为适合南洋杉科的系统发育与起源时间估计研究.     

基因重复在基因选配(gene co-option)过程中的重要作用: 对motilin/ghrelin 荷尔蒙基因家族及其受体基因家族的进化研究

原先存在的基因经过一些改良可能获得新的属性从而承担新的功能. 在分子遗传的层次, 这个过程通常伴随基因重复以及基因重复后旁系同源基因的功能分化. 本研究探索了基因重复后荷尔蒙、受体间特异性相互作用的演化形成. 尽管对这个问题已有相关研究报道,但针对更多个案的研究能帮助我们更好地理解此前已经提出的进化模型的普遍性, 可能还有助于发现新的进化模式. 基于生物信息学的手段, 结合比较基因组学、系统发育学的方法, 本研究揭示, ghrelin 前体基因和motilin 前体基因是由一个祖先基因重复而来, 基因重复发生在羊膜动物与两栖动物刚刚分歧之后. 与此形成鲜明对照, 它们各自的特异性受体却呈现了很不一样的进化历史. GPR39 最先分化出来, 而后一个祖先基因经连续的基因重复分化为鱼类特异的进化支A, GHSR 和MLNR, 基因重复发生在射线鳍鱼(ray-finned fish)与四足动物分化之前. ghrelin/GHSR 信号系统的功能从鱼类到哺乳动物的进化过程中始终保守. motilin-MLNR之间的特异性相互作用是荷尔蒙基因重复后, MLN 与GHRL 基因分化之后, 在羊膜动物世系中配体与受体协同进化而形成的. 该结果提示, 在分子水平上, 基于保守的分子元件, 新的神经内分泌响应模式能够通过基因重复后的基因选配过程形成. 基因重复既节俭又极具创造力, 为生物多样性的演化提供了物质基础.     

蛱蝶科亚科间的分歧时间估计

基于自行测定的以及GenBank收录的线粒体COI基因和核EF-1α基因序列, 应用最大似然法、贝叶斯推断法及马尔可夫链蒙特卡罗方法探讨了世界蝶类最大科——蛱蝶科亚科间的系统发育关系, 并对该科分子系统发育树各分支间的进化速率进行了差异显著性检验. 结合眼蝶亚科、蛱蝶亚科和苾蛱蝶亚科的化石资料, 获得了蛱蝶科所有12个亚科间首次分歧时间的平均估计值, 为44.2~87.1 Ma. 研究结果有助于人们深入了解该科的起源与进化以及估计蝶类和其他复杂类群的分歧时间.     

东亚低等鲤科鱼类细胞色素b基因序列测定及系统发育

采用ＰＣＲ技术获得了１４种主要分布于东亚的低等鲤科类色素ｂ基因的全序列。所得１１４０ｂｐ细胞色素ｂ基因序列与１０种取自ＧｅｎＢａｎｋ,分布在北美和欧洲的相关鲤科鱼类的同一基因序列一起排序后,得到了２５种锂科鱼类的ＤＮＡ序列矩阵,此矩阵经过最大似然（ｍａｘｉｍｕｍ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）法计算后获得了低等鲤科及相关种类的系统发育分支图解。分支系统图显示鲤科的雅罗鱼亚科和Ｔａｎ亚科鱼类并不形成单系类群     

中国栽培及野生大豆的遗传多样性、地理分化和演化关系研究

栽培大豆的起源和演化是大豆生物学和农学基础研究的重要命题之一. 本研究选用60对细胞核SSR标记(nuSSR)和11对叶绿体SSR (cpSSR)标记, 在检测由393份地方品种和196份野生材料组成的全国代表性样本的细胞核、叶绿体基因组变异的基础上, 分析了栽培、野生地理生态群体间的遗传演化关系. 结果表明: (ⅰ) 野生群体核、质遗传多样性都明显大于栽培群体, 核、质等位变异数分别为1067:980和57:44个; 栽培大豆980个核等位变异中有377个(38.5%)为驯化后新生等位变异, 44个质等位变异中出现了7个(15.9%)新生等位变异. (ⅱ) 栽培生态类群中, 以南方3个地理生态类群(中南、华南、西南)遗传多样性较高; 野生生态类群中以长江中下游野生类群遗传多样性较高. (ⅲ) 从分子方差分析、遗传聚类与地理类群间关联分析及群体特有等位变异三方面证实我国栽培、野生大豆地理生态分化有其遗传分化的基础. (ⅳ) 以材料为单位的聚类结果表明与栽培大豆近缘的野生材料大多来自长江中下游及西南-中南野生地理类群; 进一步分析地理群体间的遗传距离, 并作UPGMA聚类, 发现各栽培地理类群与长江中下游野生大豆群体的遗传距离一致, 小于与包括本区在内的其他野生群体的距离, 结合该区野生群体特有的cpDNA等位变异NTCP10-117在所有栽培生态类群中都有分布的现象, 推论在南方野生群体中的长江中下游野生祖先可能是栽培大豆共同的野生祖先.     

用叶绿体和核糖体DNA序列探讨中国特有植物斑子麻黄的系统位置

测定了我国特有植物斑子麻黄的叶绿体matK和rbcL基因以及核糖体18S基因和ITS区的序列, 选取麻黄属15个物种的16个类群(含旧大陆8种和新大陆7种)进行分子系统发育分析, 探讨斑子麻黄的系统位置. 基于最大简约法(MP)、邻接法(NJ)、最小进化法(ME)和最大似然法(ML)的独立与联合分析均表明斑子麻黄与木贼麻黄关系最近. 根据相对速率检验结果, 结合前人所建立的麻黄属rbcL基因进化速率估计斑子麻黄与木贼麻黄的分歧时间约为10.85±2.44 Ma.     

负密度制约和生境过滤对古田山幼苗系统发育多样性时间变化的影响

负密度制约和生境过滤是解释森林群落物种共存和生物多样性维持机制的重要假说.已有大量研究表明,负密度制约通过优势物种的种内竞争及近缘种之间的种间竞争、个体间病菌传播等过程为非优势物种及非亲缘种提供生存空间,从而使局域群落的系统发育?多样性随时间的推移而增加;由于生境过滤的作用,特定的生境选择亲缘关系相近的物种,因而随着时间的推移,同一生境内群落间的系统发育?多样性会降低.前人的研究主要集中于利用负密度制约和生境过滤来解释物种多样性的空间变化格局,而利用这2个机制来解释在时间序列上群落系统发育多样性格局变化的研究还很少.本文以浙江古田山24 hm2亚热带常绿阔叶林永久性样地中的幼苗(胸径1 cm)为研究对象,利用2006和2007年的幼苗动态监测数据,分析位于不同生境的342个幼苗样方内的系统发育?多样性和样方间的系统发育?多样性随时间的格局变化.结果表明,随着时间的变化,位于同一生境的样方幼苗系统发育?多样性显著增加;而幼苗系统发育?多样性在同一生境内显著降低.因此,在亚热带森林群落中,负密度制约效应和生境过滤共同维持幼苗群落的物种共存.     

特化等级裂腹鱼类的分子系统发育与青藏高原隆起

采用线粒体细胞色素b基因序列分析了特化等级裂腹鱼类3属9种和亚种的分子系统发育, 并通过黄河上游与青海湖隔离的地质时间来校正分子钟, 进而探讨了特化等级裂腹鱼类的主要分支发生事件与青藏高原阶段性隆起的关系. 结果表明, 特化等级裂腹鱼类并不是一个单系群. 叶须鱼属的5个种及亚种构成了一个单系群. 裸重唇鱼属的3个种并不形成一个单系群. 其中, 全裸裸重唇鱼和高度特化等级裂腹鱼类构成姐妹群关系; 而厚唇裸重唇鱼和新疆裸重唇鱼有较近的亲缘关系, 它们一起与斑重唇鱼形成姐妹群. 特化等级裂腹鱼类可能起源于中新世(约10 MaBP), 3个属的分歧时间发生在晚中新世(约8 MaBP), 主要的种化事件发生在晚上新世和更新世(3.54~0.42 MaBP). 特化等级裂腹鱼类的主要分支发生事件与晚新生代青藏高原在8, 3.6, 2.5和1.7 MaBP发生的地质构造事件及气候重大转型时期基本吻合. 分子钟数据不支持青藏高原在渐新世或中新世整体隆起已接近现在高度或更高的假设, 也不支持在晚上新世(约2.6 MaBP)仅有2000 m的观点.     

红树科6属cpDNA和nrDNA序列相对速率检验及分歧时间估计

基于红树科６属１０种及外类群的ｃｐＤＮＡｍａｔＫ基因和ｒｂｃＬ基因序列以及ｎｒＤＮＡＩＴＳ区序列,分别构建了分子系统发育树,对不同系统发育树中有关分支间的核苷酸序列置换速率进行了差异显著性检验,根据相对速率检验结果,结合现有分子进化资料,推算属间的首次分枝时间为１３２．２５Ｍａ前,分布于内陆的竹节树族９除竹节树外）与分布于海红树族间的平均分歧时间为６４．１３Ｍａ前、而陆生的大叶竹节树和旁杞木间的分     

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.     

稻属AA型物种叶绿体基因组的适应性进化

稻属AA型物种包含栽培稻和与其最近缘的野生稻物种,是稻属植物中一个重要的类群.为了探究稻属AA型物种叶绿体基因组的适应性进化,以AA型稻属物种中已经公布的6个叶绿体基因组为对象,利用PAML和Selecton对叶绿体基因进行适应性进化的分析.研究发现,4个基因(matK,ccsA,psbB和rpoC2)经历了正选择作用,并对基因的正选择位点进行了定位,初步分析了正选择位点的变异特点,探讨了正选择位点与蛋白质结构保守性的关系.本研究为深入了解稻属的叶绿体基因及其适应性进化提供了重要参考.