DNA序列在植物系统进化研究中的应用

DNA序列分析已广泛应用于植物系统与进化学研究，根据不同的研究对象和问题选择相对应的DNA序列来进行研究显得十分重要。目前在植物系统与进化学中主要一些DNA的应用，主要是讨论叶绿体基因组（rbcL等）和核基因组（18S，ITS）中的特定DNA序列区段。研究表明，18S,rbcL等编码基因一般适用于较高分类阶元甚至整个种子植物谱系间的系统发育的探讨，而ITS极cpDNA的非编码区序列等因其较快的进化速率多用于较低分类阶元的系统关系研究。     

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。     

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...     

茄科植物叶绿体基因组研究进展

叶绿体基因组(cpDNA)是与光合作用直接相关的细胞器,其在物种鉴定及系统进化研究中的应用价值已经受到研究者们的广泛关注和逐步认可.茄科作为植物界重要的一科,涵盖了诸多重要的食用及药用植物.本文在整理近年来茄科叶绿体基因组相关研究的基础上,对目前茄科植物叶绿体基因组测序技术的发展、研究现状及今后的发展趋势及应用前景进行了综述.     

西藏地区红景天属植物ITS,rbcL, trnS-G序列多态性分析群

以西藏红景天为研究材料,利用DNA条形码(核糖体内转录间隔区ITS以及两对叶绿体DNA序列rbcL和trnS-G),对所收集的44个样品进行克隆与测序,并结合NCBI中已报道的22种红景天ITS,rbcL,trnS-G序列进行分析.利用Mega5.0软件基于DNA条形码序列分析上述样本的遗传距离结果显示,ITS和trnS-G序列在红景天属植物种间的差异明显,rbcL序列的差异较小.所构建的N-J进化树结果显示ITS对红景天物种的识别能力优于rbcL和trnS-G,但任何单一的DNA条形码均无法成功辨识全部的红景天属植物.其中ITS序列可以清晰的分辨出大花红景天与圣地红景天,并且不同地理居群间的样本差异较小,rbcL+trnS-G组合DNA条形码可以清晰分辨出长鞭红景天.本研究对西藏红景天属植物进行了遗传多样性分析,为其开发与利用提供指导.     

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、So-lanum 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...     

菠菜叶绿体基因组定点整合表达载体构建及原核表达

分析菠菜叶绿体基因组全序列,选用了rbcL基因和accD基因的间隔区作为外源基因的定点整合位点,并从菠菜叶绿体基因组中克隆了rbcL基因全长和accD基因的5′端部分,长度分别为1956 bp和1320 bp。以这2个DNA片段作为同源重组片段,以烟草叶绿体基因的启动子Prrn和终止子psbA3′控制外源基因的转录,构建了包含筛选标记基因aadA基因(编码氨基糖苷-3′-腺苷酸转移酶,具有壮观霉素和链霉素抗性)和报告基因GFP(编码绿色荧光蛋白)的菠菜叶绿体基因组定点整合表达载体pRAGA。酶切结果显示构建正确。将该载体转化大肠杆菌,在激光扫描共聚焦显微镜下用488 nm蓝光激发,发现大肠杆菌发出强烈的绿色荧光,而对照菌体没有荧光,表明GFP基因在原核大肠杆菌中已经成功表达。实验结果说明构建的菠菜叶绿体定点整合表达载体pRAGA可以用于菠菜叶绿体转化。     

响叶杨（杨属）叶绿体基因组测序与比较分析

本研究中,我们对响叶杨的叶绿体基因组进行测序和组装,并将其与杨属其他11个叶绿体基因组进行比较分析.结果表明,响叶杨叶绿体基因组全长158,591bp,其中两个反向重复序列区(IR)长度均为27,667bp,长单拷贝序列区(LSC)和短单拷贝序列区(SSC)长度分别为84,634和18,623bp.通过对杨属12个物种的叶绿体基因组进行比较,只发现了6个相对较大的插入缺失,因此整体而言,杨属的叶绿体基因组结构是高度保守的.系统发育分析结果显示,杨属中12个物种组成了3个具有高支持率的进化支,响叶杨与其他白杨组物种聚为一支,并且与银白杨的亲缘关系最近.本研究基于叶绿体基因组数据揭示了杨属的进化历史,将有助于进一步开展杨属植物基于叶绿体DNA序列数据的群体遗传学及其他分子生态学研究.     

西藏地区红景天属植物ITS,rbcL,trnS-G序列多态性分析

以西藏红景天为研究材料,利用DNA条形码(核糖体内转录间隔区ITS以及两对叶绿体DNA序列rbcL和trnS-G),对所收集的44个样品进行克隆与测序,并结合NCBI中已报道的22种红景天ITS,rbcL,trnS-G序列进行分析.利用Mega5.0软件基于DNA条形码序列分析上述样本的遗传距离结果显示,ITS和trnS-G序列在红景天属植物种间的差异明显,rbcL序列的差异较小.所构建的N-J进化树结果显示ITS对红景天物种的识别能力优于rbcL和trnS-G,但任何单一的DNA条形码均无法成功辨识全部的红景天属植物.其中ITS序列可以清晰的分辨出大花红景天与圣地红景天,并且不同地理居群间的样本差异较小,rbcL+trnS-G组合DNA条形码可以清晰分辨出长鞭红景天.本研究对西藏红景天属植物进行了遗传多样性分析,为其开发与利用提供指导.     

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。     

前红松和红松的系统比较研究

从结构植物学、植物生物化学、分子生物学三个方面对红松和前红松进行了系统的比较研究.结果表明:前红松叶的角质层内表面的胞间凸缘为浅波浪状,缘厚;红松叶的角质层内表面的胞间凸缘为深波浪状,缘窄.过氧化物同工酶电泳结果可见,前红松有8条酶带,红松有7条酶带;前红松的酯酶同工酶电泳有6条酶带,红松的酯酶同工酶电泳有5条酶带.前红松与红松叶绿体基因组中的rbcL基因片段458个核苷酸中有5个不同.     

基于叶绿体基因组全序列分析真叶植物叶绿体基因的适应性进化

 真叶植物包括蕨类、裸子植物和被子植物。迄今已积累有较为丰富的真叶植物叶绿体基因组全序列数据。选取了29种真叶植物的叶绿体基因组全序列,采用PAML 软件基于位点间可变ω模型,分别分析了蕨类、裸子植物和被子植物叶绿体基因的适应性进化。结果显示：① 蕨类、裸子植物和被子植物各有6.5%、7.5%和19.2%的叶绿体基因受正选择作用;被子植物经历正选择的叶绿体基因明显比蕨类和裸子植物为多;② 被正选择作用的叶绿体基因主要是遗传系统和光合系统基因,它们的编码产物涉及叶绿体蛋白质合成、基因转录、能量转化与调节及光合作用等过程。推测叶绿体功能基因可能在真叶植物对陆生生态环境的适应过程中起着重要作用。     

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.     

獐牙菜亚族植物DNA条形码研究

为准确鉴定獐牙菜亚族植物(包含常用藏药"蒂达"(藏茵陈))的基原植物,实现对贮藏药材的标准化鉴别.本研究利用核基因ITS片段和叶绿体rbcL、mat K和trnH-psbA片段对獐牙菜亚族25种50个个体进行DNA条形码研究,结合4个候选条形码及其组合的种内、种间距离分布及物种鉴别率评价其在獐牙菜亚族植物中的应用效果.结果表明:核基因ITS片段不仅在单片段中鉴别率最高(80%),包含ITS片段的候选条形码组合的物种鉴别率均为100%,考虑mat K+ITS组合对种子植物的物种鉴别效果更好,推荐双条形码组合mat K+ITS为獐牙菜亚族植物的标准条形码.     

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...     

俄罗斯否定叶绿体起源于细菌的假说

<正>据俄科学院西伯利亚分院网站报道,该分院克拉斯诺亚尔斯克科学中心的科研团队通过比较植物叶绿体与蓝细菌的DNA全基因组发现,叶绿体DNA内部结构与细菌存在实质性差异,这是科学界首次验证两者基因组存在原则性结构差异,就此推翻了植物叶绿体细胞起源于蓝细胞的假说。相关成果发布在"BMC Bioinformatics"科学期刊上。     

红松和西伯利亚红松遗传关系的分子证据

本研究利用植物的3套基因组(核、叶绿体和线粒体)探索红松(Pinus koraiensis)与西伯利亚红松(P.sibirica)的遗传关系,查明东北大兴安岭地区神秘五针松"飞来松"的确切分类地位.研究发现红松与西伯利亚红松具有各自独特的叶绿体、线粒体单倍型,部分核单拷贝基因也在物种间表现出明显分化.研究结果表明红松与西伯利亚红松间具有明显的遗传分化,飞来松应属于西伯利亚红松.     

植物DNA条形码技术:机遇与挑战

DNA条形码技术是指传统分类对物种无法鉴定时,运用一条短的标准的DNA区间作为条码来进行物种鉴定的方法.目前,叶绿体基因rbcL和matK基因片断可能被用作植物DNA条形码技术的分子标记.本文回顾了DNA条形码技术的背景,植物DNA条形码技术的过程和效果.广义DNA条形码技术已被证实在中药鉴定中具有作用.同时,本文还讨论了在我国经济高速发展时期,DNA条形码技术在生物多样性保护中应用前景.     

菠菜性别差异NUPTs序列的克隆及分析

质体DNA向核基因组转移能够形成核质体DNA,核质体DNA序列的插入是推动动植物基因组及染色体组演化的重要动力.但是核质体DNA的插入和植物性染色体起源及演化之间的关系仍不清楚.以雌雄异株植物菠菜为材料,利用基因组消减杂交技术筛选分离菠菜雌雄基因组差异的NUPTs序列,并进行验证和分析.结果表明,从构建的菠菜消减杂交文库中共得到39条长度为75~308 bp的雌雄差异序列,其平均长度约为154 bp.对获得的序列进行Blastn同源比对发现了12条序列为叶绿体基因组来源序列,这些序列与菠菜叶绿体基因组相似度在98%以上,说明所获得的差异片段为核质体DNA序列.将筛选出的核质体DNA序列进行进一步验证后获得了两个稳定的长度分别为146 bp和199 bp的雄性偏好核质体DNA序列,说明所获得的两个NUPTs序列在菠菜雄性基因组中有更多的累积.     

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。