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.     

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.     

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.     

耳蕨属(鳞毛蕨科)的亚洲起源: 来自rbcL序列的证据

对60种(包括新测定的我国西南部的耳蕨和贯众属植物23种)广义耳蕨属Polystichum sensu lato (s.l.)植物的rbcL基因序列进行系统发育分析, 并根据通过相对速率检验支系之间的遗传距离和rbcL基因的进化速率, 估算广义耳蕨属起源和发生分歧的时间. 用最大简约法(MP)和邻接法(NJ)构建的系统发育树基本一致, 所分析的广义耳蕨属(包括贯众属Cyrtomium和鞭叶蕨属Cyrtomidictyum)构成一个单系群, 支持广义耳蕨属的成立. 位于系统树基部的支系均由来自亚洲的种类构成, 而来自全世界各地的其余种类构成另一个支系. 系统发育分析及分歧时间的估算结果显示, 广义耳蕨属在晚白垩世晚期(约76 Ma)首先从亚洲起源, 在始新世早期(约46 Ma)扩散到世界各地.     

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.     

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.     

古近纪/新近纪之交青藏高原陆地生态系统的重大转折

新生代古近纪/新近纪之交是地球生命环境演化史上的重要节点,生物界总体面貌更趋近现代.青藏高原的隆升对该地区的陆地生态系统产生了重大影响,最终形成现代高原冰冻圈环境与生态体系.通过研究近年来高原腹地伦坡拉、尼玛盆地古近纪-新近纪沉积中产出的大量动植物化石,发现青藏高原生态系统在古近纪/新近纪之交经历了由热带、亚热带生态体系向高原型生物群落的重大转折.以上地点渐新世地层中的鱼类、植物和昆虫化石证据表明,高原腹地在26～24 Ma仍为温暖湿润的低地,来自印度洋的暖湿气流还可深入藏北.这一时期动植物以攀鲈和棕榈为代表,不仅反映热带、亚热带气候特征,并且表明当时盆地可能的最大海拔仅有2300 m左右.自中新世开始,高原陆地生态系统整体上向现代型过渡.裂腹鱼开始出现,并自此向特化等级演化,至上新世出现高度特化种类.早中新世植被以北温带落叶阔叶树种占优势,同时出现大量针叶树,草本植物进一步发展,反映气候已具温带特征.哺乳动物在早中新世出现适应温带森林的近无角犀等,而以披毛犀为代表的寒冷适应性冰期动物祖先出现于上新世.青藏高原生态系统这一重大转折与高原主体在早中新世隆升到接近3000 m高度所产生的降温效应相关,同时也受到全球气候转凉的影响.     

青藏高原的新生代鱼化石及其古环境意义

新生代期间印度-亚洲板块碰撞引起青藏高原快速隆升,将青藏高原转变为与其周边较低地域相隔离的"生态岛".伴随着栖息地被迅速抬升到更高地区的鱼类,积累了适应环境变化的基因和形态特征,演变为新物种.一如加拉帕戈斯群岛之于达尔文,青藏高原同样为我们提供了一个研究"演化进行时"的巨大实验室.此外,由于内陆鱼类局限于内陆水域,其化石亦通常在原地埋藏,而且鱼类的分布严格受水系格局的限制,而水系格局又受地质事件的制约,其系统演化与隆升并进尤为明显.因此鱼化石研究可揭示诸如古气候、古水系格局、古高度等古环境方面的因素,进而协助重建高原隆升的历史.近年来我们在青藏高原发现了非常丰富且保存精良的新生代鱼化石,其中包括裂腹鱼亚科内罕见的全身长有粗骨头的伍氏献文鱼(Hsianwenia wui),它曾生活在含钙极高的特殊盐度的水域中,见证了柴达木盆地的干旱化过程.青藏高原新生代鱼化石的研究显示,有些现在已经相当高的地点,在渐新世、中新世和上新世时仍分别处于很低的地位,而另几个地点在上新世时就已经和现在高度大致相当.我们还推算出,从晚上新世到现代东昆仑的抬升幅度不会超过1000 m.这与目前氧、碳同位素的研究结果(即东昆仑同期曾抬升了2700±1600 m)很不相同,但我们认为化石证据或更可信些.     

元谋盆地小河地区河湖相沉积物岩石磁学性质研究及其古气候意义

对元谋盆地小河地区竹棚豹子洞箐剖面河湖相沉积物进行的磁化率及磁化率各向异性、κ-T曲线、非磁滞剩磁、(饱和)等温剩磁、低温磁学性质和磁滞回线等测试分析结果表明, 沉积物的磁性矿物以赤铁矿为主, 并含有少量磁铁矿; 磁性矿物的含量和类型随沉积时间呈现有规律的变化, 至少可以识别出8个磁铁矿含量较高的短期事件, 这些短期事件对应的古气候条件可能与元谋盆地现今的亚热带干热气候相似. 综合岩石磁学和岩石地层研究结果, 认为元谋盆地晚中新世处于一个较为稳定的接受沉积区, 以温暖湿润气候为主, 间有短期的干热气候, 为理解约8.1 MaBP前后我国西南地区气候转型及古猿演化提供了较为丰富的古环境信息.     

中国观音座莲植物的系统发育和起源时间: 来自叶绿体rbcL和trnL-F序列的证据

莲座蕨(Marattioid ferns)是一类公认的古老原始蕨类植物, 其化石记录可以追溯到中石炭世, 现存类群广布于世界热带及亚热带, 其中种类最丰富的类群——观音座莲科Angiopteridaceae主产亚洲. 关于观音座莲科的系统演化关系至今存在争议, 本研究基于叶绿体rbcL基因和trnL-F基因间隔区序列, 用MEGA2和MrBayes v3.0b4软件包分析了中国观音座莲科观音座莲属Angiopteris与原始观音座莲属Archangiopteris的系统演化关系; 基于系统发育树和化石记录资料, 进一步估算了观音座莲植物起源与多样性分化的时间. 结果显示, 观音座莲属和原始观音座莲属组成一个支持率很高的单系类群, 无论是rbcL序列, 还是trnL-F序列, 单独的序列分析均不能将观音座莲属和原始观音座莲属区分开, 从而证实观音座莲属和原始观音座莲属具有密切的亲缘关系; 而rbcL基因和trnL-F基因间隔区序列的联合分析提高了各个分支的支持率, 并且显示原始观音座莲属较早分化出来, 位于支系的基部, 从而不支持原始观音座莲属由观音座莲属演化而来的观点. 分歧时间的估计显示, 现存观音座莲属与原始观音座莲属发生多样性分化的时间仅约为26 Ma. 系统发育分析和分歧时间的估计结果表明, 现存的观音座莲属和原始观音座莲属植物的演化是以起源古老但多样性分化较晚为特征, 而非通常所认为的古老残遗类群.     

晚上新世南海北部底栖有孔虫Bulimina alazanensis含量变化及其原因探讨

南海北部大洋钻探184航次1146站晚上新世以来的研究发现, 底栖有孔虫Bulimina alazanensis 的含量3.2～2.0 Ma BP逐渐减少, 并在2.1 Ma BP前后发生锐减, 其变化幅度达90%. 其他底栖有孔虫属种如Globobulimina subglobosa和Cibicidoides wuellerstorfi的含量则是在2.1 Ma BP之前较低, 而2.1 Ma BP之后增加. 对比浮游、底栖有孔虫的氧、碳同位素变化, 发现 B. alazanensis 的含量变化与氧、碳同位素的波动相对应: 当氧同位素值较轻, 即暖期时, 该种的含量处于峰值; 而当氧同位素值变重时, 该种含量也降低. 与碳同位素变化对比, 该种的高峰值分别与底栖有孔虫碳同位素的高值、浮游有孔虫碳同位素的低值对应. 结合北极冰盖扩张、东亚冬季风加强、表层生产力增加等诸多因素, 认为晚上新世由巴士海峡进入南海的深层水由较暖、溶解氧含量较高的西太平洋深层水团, 在2.1 Ma BP前后, 变为溶解氧含量较低的中层水团, 同时随着北极冰盖的扩张, 东亚季风的加强, 南海表层海水生产力增 加, 底层海水逐渐富营养且缺氧, 逐渐对B. alazanensis的生产形成压力, 导致该种自3.2 Ma BP开始含量逐渐降低, 并在2.1 Ma BP前后达到最低.     

那曲河流域季风结束前后大气水汽中δ 18O变化特征

在青藏高原中部那曲河流域2004年8~10月收集了大气水汽样品. 研究结果表明, 该流域大气水汽中 δ ¹⁸O值存在一定的波动, 尤其在季风撤退前后, 波动最为显著. 而且大气水汽中δ ¹⁸O与露点温度的波动趋势是明显反向的. 降水事件对该流域大气水汽中δ ¹⁸O波动具有绝对的影响. 在整个大气水汽样品收集时段, 降水发生时, 大气水汽中δ ¹⁸O都为低值. 不同的水汽来源对该流域大气水汽中δ ¹⁸O具有一定的影响, 特别是强烈的西南季风活动带来的海洋性水汽导致该流域大气水汽中δ ¹⁸O出现相对低值, 而当该流域主要受大陆性水汽影响时, 大气水汽中δ ¹⁸O相对较高.     

江豚

江豚(Neophocaena ariaeorientalis)俗称江猪.隶属于鲸目,齿鲸亚目,鼠海豚科.全身铅黑色,无喙无背鳍.在印度、巴基斯坦、日本和中国沿海及内河、通江湖泊均有分布.最大体长达1.9米,重220公斤,而在长江中常见个体一般为1～1.5米,30～80公斤.我国江豚的背部中线还有一条皮肤隆起,上有3～4排颗粒状突起. 江豚一般为3～5头一群,亦常见一头单独活动的.我们还见过20多头一群扶老携幼,成群结队地游弋于江边.江豚个性活拨,属近岸型豚类,经常在江边浅水区戏水和追捕鱼类,有时跃出水面约1公尺高,或者大半个身体直立于水面.在人工餵养的清沏水池中,可见江豚的游泳姿势主要是侧游.它时而左侧,时而右侧,相互交替,很有节奏.偶而亦仰游.但当它通常每隔10秒要露出水面呼吸时,则一律改成正游(即背朝上腹朝下). 江豚属亲人性的豚类,它们在江边戏游或捕食时,     

颌的起源:发育生物学假说与化石实证的交叉

从分子生物学、发育生物学与古生物学等多角度评述了脊椎动物颌的起源研究中的最新进展.发育遗传学的一系列进展促成了颌演化异位理论的提出,即颌的起源,是在上皮-外胚层间质细胞相互作用中,由于口腔发育调控基因的异位表达所导致的一次演化上的创新.在无颌类七鳃鳗的发育过程中,外胚层间质细胞的向前生长由于受到中央鼻垂体板的阻挡,无法像有颌类那样发育成颌和颅桁.因此,该理论推测鼻垂体复合体的分裂是颌发育的最根本的先决条件,应该发生在颌的起源之前.鼻垂体复合体的分裂可能也是促成有颌类双鼻孔起源的一次关键的演化事件,它允许刺猬基因家族调控鼻基板的发育,从而形成侧位的鼻囊.盔甲鱼类是4.35~3.7亿年前生活在中国和越南北部的一种地方性色彩很浓的"甲胄鱼类".盔甲鱼类曙鱼脑颅的三维复原显示其成对的鼻囊位于口鼻腔两侧,而垂体管向前开向口鼻腔中部,三者彼此分开.因此,盔甲鱼类化石提供了无颌类鼻垂体复合体在颌起源之前分裂的关键证据,从而佐证了颌演化的异位理论.藉助于同步辐射X射线断层扫描技术,本文进一步揭示出盔甲鱼类可能已经具有了有颌类特有的颅桁衍生构造(譬如眶鼻间隔、筛骨板),为探讨脊椎动物脑颅在颌的起源之前如何重组提供了关键资料.在探讨颌的起源及相关问题上,盔甲鱼类较之于骨甲鱼类在很多方面是一个更好的对比模型.盔甲鱼类脑颅所揭示出的一些与有颌类共有的进步性状,表明盔甲鱼类有可能取代骨甲鱼类成为有颌脊椎动物的姐妹群.本研究提供了一个发育生物学假说与古生物化石实证相互交叉的有趣案例.     

全吉地块基底达肯大坂岩群和热事件的LA-ICPMS锆石U-Pb定年

全吉地块位于青藏高原东北部, 是夹持在柴达木北缘构造带和祁连构造带之间的一个具有克拉通基底性质的古陆块残片. 用LA-ICPMS技术测得德令哈地区达肯大坂岩群混合岩的2件中色体中来自岩浆源区的碎屑锆石的U-Pb年龄分别为(2467 +28/-26)和(2474 +66/-52) Ma, 1件浅色体中来自岩浆源区的碎屑锆石和深熔-变质锆石的U-Pb年龄分别为(2471 +18/-16)和(1924 +14/-15) Ma; 1件侵入达肯大坂岩群的花岗伟晶岩的锆石U-Pb年龄为(2427 +44/-38) Ma. 这些数据第一次约束德令哈地区达肯大坂岩群的形成年代约在2.43~2.47 Ga之间, 揭示其随后相继发生了~2.43 Ga之前的岩浆作用和~1.92 Ga之前的区域变质作用事件. 普遍存在~0.9 Ga的下交点年龄推测是全吉地块最后克拉通化事件的记录.