谱系年代研究进展

谱系年代学是结合化石记录和分子钟方法计算"生命树"(Tree of Life)上各分歧点时间的一个新兴交叉学术领域.由于化石记录的不完整性,各类生物的起源年代和支系分化时间的确定可借助于部分化石记录和通过计算现生生物类群之间的遗传距离转换得出的相对分歧时间相结合的办法进行讨论.化石记录可代表部分生物类群起源时间的保守估计值,而分子钟方法可为那些不易保存为化石的生物类群与其姊妹群的分化时间提供依据.如果使用得当的话,两者可进行相互验证.在分子谱系年代分析中,正确使用化石校准方案是获得准确分歧时间的关键,这需要:1)正确确定化石物种在谱系树上的位置;2)正确解释化石记录所代表的时间含义(最小值、确定值、最大值及其标准差).分子钟估算分歧时间的技术在不断改进,目前常用的分子分歧时间估算法(宽松分子钟法,如贝叶斯法、补偿性似然法等)包容分子演化速率在谱系间和随时间的变化.随着谱系年代研究的不断深入,长期困扰人们的化石记录时间与分子钟计算结果悬殊的问题正在逐渐趋于和谐并得到正确诠释.文中还讨论了有关动物起源与早期分化时间以及早期陆生节肢动物的谱系年代学研究进展.我们强调,化石记录和分子钟分析可以优势互补,两者的整合无疑将提高生物演化历史时间格架的准确度和精度,以利更好地将生命演化事件置于地球系统科学及地球环境演化史之中.     

苔藓动物的谱系发生位置与早期分歧时间(英文)

苔藓动物是后生动物系统进化研究中的关键类群之一。作者基于冠轮动物38个代表种类的LSU和SSU rRNA组合基因序列数据,以二胚层动物为外类群,运用最大简约法、最大似然法和贝叶斯分析法,重建了触手冠担轮动物的系统树;同时,基于分子钟的方法推测了苔藓动物主要类群的起源与分歧时间。分子系统学的分析结果表明:触手冠动物并非都是单种系群;而苔藓动物则为单种系群,并构成触手冠担轮动物的基部类群。尽管苔藓动物的最早化石记录仅发现于奥陶纪特马豆克期地层中,谱系年代分析结果显示:苔藓动物及其主要谱系在新元古代已经分化;其中,苔藓动物祖先类群的起源时间约为634Ma,基部类群(被唇纲)与其它苔藓动物的分歧时间大约为607Ma。这一结果说明,化石记录始于奥陶纪的苔藓动物根植于新元古代的埃迪卡拉纪,早期祖先类群可能缺乏钙化骨骼,因而不易保存为化石。从而支持关于动物主要门类起源于新元古代的谱系年代学研究成果。     

壳斗演化的假说及分子系统学和化石证据

壳斗作为壳斗科Fagaceae的重要特征, 其起源、演化和多样性形成长期以来为系统学家们所关注, 有众多的观点和假说。本文在综合这些假说的基础上, 结合分子系统学和大化石证据, 讨论了壳斗演化的规律。研究结果支持壳斗具枝性性质, 来源于二歧聚伞花序最外侧小枝的假说。在比较3个壳斗演化模型的基础上, 根据4种分子系统关系的一致性重建了壳斗的演化历史: 壳斗是单系起源; 水青冈属的2果4裂瓣壳斗是最早分化的壳斗类型, 三棱栎型壳斗是较晚分化的类型; 并支持具有内裂瓣的金鳞果类型壳斗可能与其他横切面为圆形的壳斗有较近的共同祖先。这一结果也得到了多个大化石证据的支持。壳斗科多个分子系统关系的一致性和壳斗化石证据共同证实了壳斗演化的规律是从开裂向裂瓣融合、逐步简化、多向发展; 支持开裂壳斗、坚果三角形、较小、具棱或狭翅是祖征, 融合壳斗、坚果圆形、较大、不具棱是衍征。这些结果为进一步探索壳斗科的演化历史和系统发育提供了新的证据。     

网角海绵目(Dictyoceratida)谱系发育与形态发生分析

采用形态和分子数据相结合的方法探讨网角海绵目谱系发育和骨骼形态发生问题。根据11个普通海绵种的18S rRNA序列,结合11个形态与结构特征以及生化和细胞学性状,对网角海绵目的系统发育关系进行综合分析。分子系统学分析表明,网角海绵目及角骨海绵科为单系类群,具有宽口型领细胞室的掘海绵科属于网角海绵目。表型数据显示,网角海绵目内的4个科(Dysideidae,Thorectidae,Irciniidae,Spongiidae)为单系类群。网角海绵目的单系性表明具有等级分化特征的海绵质骨架纤维为同源特征,而领细胞室类型的分化,即宽口型和二咽型领细胞室的分化,是在网角海绵内部类群分化的同时发生的。结合角海绵类及相关类群的化石记录和文中关于网角海绵谱系发育分析推测,早期网角海绵可能主要通过胶原纤维粘附外源碎屑颗粒来支撑内部骨架系统;网角海绵的演化向两个方向发展:①合成多种海绵质纤维取代外源物形成骨架系统(网角海绵和指角海绵);②合成硅质骨针取代外源颗粒构成海绵骨架(现代所有具有骨针的普通海绵)。     

介形类系统分类与起源演化的形态、分子和化石证据

介形类(Ostracoda)因其丰富的化石记录和广布的海陆现生代表类群,而被认为是进化生物学中研究生物多样性产生机制和演变历程的颇具潜力的重要模式生物。介形类在甲壳亚门中的谱系发生位置、起源及其内部各类群间的系统关系还存在诸多争议。基于其体制构造的形态学特征,介形类被归入甲壳亚门下的颚足纲(Maxillopoda),但来自18S rDNA序列数据分析却显示Maxillopoda不是单系群。基于化石记录和壳体形态特征,高肌虫(Bradoriida)长期以来被认为是介形类的一个祖先类群,但保存有软躯体的早寒武世化石的研究表明,Bradoriida不是介形类甚至可能也不属于甲壳类。不同的研究者所强调的壳体和肢体形态特征各异,导致介形类最大的现生类群速足目(Podocopida)的四个超科之间的关系也存在诸多推测。壳体和肢体特征在系统演化意义上的不兼容,需要分子生物学等证据的介入。分子、形态和化石证据的积累及各种信息整合是系统演化研究的必然趋势。     

蕨类植物起源与系统发生关系研究进展

蕨类植物是一群非常古老的植物,在其漫长的演化历史中丢失了大量的系统发生信息,因此重建其系统演化关系是蕨类植物学家所面临的重要任务之一。近年来的分子系统学研究已经确立了一些类群的系统关系,但现存的蕨类分类系统和系统发生关系还有很多谜团有待揭开。化石记录表明蕨类植物最早出现于大约4亿多年前,但大部分现代真蕨类缺少足够的化石证据。它们的起源时间和方式及其内部各类群的系统发生关系等诸多问题的解决,还有待于大量形态学和不同分子水平上的实验数据的进一步积累,并结合其直接的化石证据进行综合研究。     

蕨类植物起源与系统发生关系研究进展

蕨类植物是一群非常古老的植物,在其漫长的演化历史中丢失了大量的系统发生信息,因此重建其系统演化关系是蕨类植物学家所面临的重要任务之一.近年来的分子系统学研究已经确立了一些类群的系统关系,但现存的蕨类分类系统和系统发生关系还有很多谜团有待揭开.化石记录表明蕨类植物最早出现于大约4亿多年前,但大部分现代真蕨类缺少足够的化石证据.它们的起源时间和方式及其内部各类群的系统发生关系等诸多问题的解决,还有待于大量形态学和不同分子水平上的实验数据的进一步积累,并结合其直接的化石证据进行综合研究.     

猫科动物的分类——分子系统学框架和化石证据

猫科动物的演化关系传统上一直是富有争议的,这很大程度上造成了猫科在属一级的分类众说纷纭。新兴的分子生物学技术为我们理解猫科动物的系统发育提供了新的视角,本文回顾了近些年来的猫科分子系统学研究,以Johnson等（2006）和李钢等（2016）的研究结果为核心,同时结合确切的化石记录进行佐证,推断了猫科的演化历史。我们发现,分子系统学提出的现代猫科动物于晚中新世开始适应辐射、先后分化出了8个支系等观点,与化石证据基本吻合;但是分子系统学对部分支系起源的推断与化石证据存在差异。结合化石记录的分析,我们认为现代猫科8个支系中除狞猫支系和虎猫支系以外,其余均最有可能起源于亚洲,现代猫科动物在演化过程中至少经历了30次洲际迁徙。结合演化历史和形态学研究,我们遵循邱占祥等（2004）的观点,将现存的猫科动物全部归于猫亚科（Felinae）,并将现代猫亚科动物划分为15个属40个物种。     

适应辐射类群穇属的系统学研究进展

综合花序拓扑学、比较形态学、分子系统发育、细胞遗传学等资料,对适应辐射类群穆属(Eleusine Gaertn.)的系统学研究进展进行了述评.穆属系统位置--Eleusiinae亚族成员得到分子系统发育证据的支持.该属具有3种花序类型、7个基因组类型、多倍体均由二倍体杂交起源、C4植物高度适应半湿润-半干旱镶嵌气候等特征.据可靠化石记载和现代地理分布推断,穆属很可能起源于东非,时间是晚中新世,而适应辐射则发生在上新世-中新世间隔.总的来说,分子系统发育、细胞遗传学、古地质、古气候数据的整合研究能够为穆属多倍体起源和谱系多样化历史提供令人信服的证据.     

早期节肢动物化石对演化发育生物学的启示

基于特定遗传机制而发生的生物演化过程是生命本质所在,是一个能引起争论和激励思维的研究领域。我国帽天山页岩动物群保存的“中间环节”化石不仅为揭示节肢动物和脊椎动物等重大生物类群起源和早期演化之谜提供可供追溯的实证,而且可能成为探索基因调控机制演化与形态发生的模型动物。生物发育调控基因及其调控机制的变化是导致形态变异的根本原因。因此新的研究领域——演化发育生物学的产生使地质学和生物学联合研究动物起源和演化机制以及某些调控基因的起源和演化成为可能。本研究依据古生物学新的化石发现和研究成果,其中包括最新提出的关于节肢动物头、眼柄、前附肢的原型及其演化模式,分析其对演化发育生物学的影响和启示,并尝试为发育生物学提出新的前瞻性研究课题。因此,早期节肢动物化石的研究不仅将古生物学、演化生物学和发育生物学研究融为一体,而且为发育生物学基因层面研究和古生物学演化层面研究的融合找到切入点。     

分子系统学在微体古生物及相关领域中的应用

核酸（ＤＮＡ和ＲＮＡ）和蛋白等生物大分子（尤其是它们的序列资料）可作为重要的生物性状用于系统分类和演化等主题的研究。相对于形态学性状而言,分子性状不仅是前者的补充,而且具有许多前者无法比拟的优点;比如ＤＮＡ作为遗传信息的直接载体能较准确地反映生物类群之间的系统发生关系、信息量巨大、易于定量化和进行计算机分析等等。分子古生物研究包含两个方面：一、发掘化石生物分子,以提供历史生物界演化过程中的直接遗传学证据以及检验分子演化速率等方面的独特数据;二、利用现代分子生物学数据,探讨化石生物界的系统发生问题。上述两个研究方向均已成为当今演化生物学领域的热点。有孔虫等具有重要化石记录的微体生物的分子系统学研究已经开始。随着现生的和化石的生物分子资料的逐渐积累,预期在不久的将来,分子资料将成为微体古生物研究中不可缺少的重要数据之一。     

转铁蛋白结构与功能的研究——骆驼血清转铁蛋自的分离纯化及其含单一铁结合部位的结构域的制备和鉴定

分离纯化获得的骆驼血清转铁蛋白由分子量为73,000和63,000两个组分组成。两者至少N-端五肽顺序相同(Met-Pro-Asp-Lys-Thr)。骆驼血清转铁蛋白在生理pH下不能与人胎盘转铁蛋白受体结合。用胰蛋白酶酶解骆驼转铁蛋白可以同时得到两个合单一铁结合部位的结构域,分别来自转铁蛋白分子的N-端称N-端结构域(分子量34,700和40,700)和C-端称C-端结构域(分子量35,100)。在上述结果的基础上指出并讨论了反刍动物转铁蛋白在结构和功能上存在更多的共同性,而与其它哺乳动物的转铁蛋白有着明显的区别。     

角蛋白酶及其研究进展

角蛋白在一般情况下很难被降解,工业上用高温、高压的办法降解角蛋白。然而,角蛋白酶能在温和的条件下降解角蛋白。本文对角蛋白的理化性质、发酵条件和分子生物学进行了综述。     

水稻温敏失绿突变体的Rubisco活化酶活性、蛋白质与氨基酸组分的变化

在水稻温敏失绿突变性状表达过程中,对其Rubsico 含量、Rubsico 活化酶活性,全叶蛋白及游离氨基酸组分变化进行测定。结果表明:突变体的Rubisco 结构和含量与野生型一样,保持相对稳定;而其Rubisco 活化酶活性则随一个分子量为56.2kD(PI=4.5)的特异蛋白质的存在与消失发生明显改变。当突变性状表达时,分子量为56.2kD(PT=4.5)的特异蛋白消失,其Rubisco 活化酶活性下降;当叶片失绿区域复绿时,56.2kD(PI=4.5)特异蛋白出现,则Rubisco 活化酶活性上升。这一密切地相关关系表明,突变体的Rubisco 活化酶活性变化在光合作用过程中,除与自身结构和含量有关外,还与叶片中这一特异蛋白的存在密切相关,它可能是Rubisco 活化酶活性的调节蛋白。这种调节具体表现在氨基酸代谢上,是对上游氨基酸的阻遏调控,从而使叶绿体的结构物质合成受阻,最终导致类囊体膜的退化。     

叶绿体小分子RNA的分离纯化和鉴定

本文采用低速匀浆、过筛的方法从植物叶中分离得到了完整、纯净的叶绿体。将叶绿体与提取缓冲液、苯酚混合匀浆抽提叶绿体 RNA。通过聚丙烯酰胺凝胶电泳与文献已发表的已知酵母5S RNA、菠菜叶绿体4.5S RNA 及小麦5S RNA、4.5S RNA 的电泳迁移距离进行比较,发现芹菜叶绿体中小分子 RNA(沉降系数为5S 左右的 RNA)中除含有5S RNA 和4S RNA 外,还含有两种4.5S RNA。而水杉和银杏叶绿体小分子 RNA 中只含有5S RNA 和4S RNA。     

火菇素的分离纯化及其分子量的测定*

火菇素是一种从金针菇FlammulinaVelutipes中分离纯化出来的具有抗癌活性的简单蛋白。用SDS-PAGE系统,通过与已知分子量的标准参照蛋白比较,确定火菇素的分子量为24kDa,这一结果与其氨基酸组成分析相比偏大,进一步通过电喷雾离子化质谱法(ESIMS)分析,精确测定火菇素的分子量为19891.13Da。推测由于火菇素蛋白与SDS的非正常结合是造成蛋白质在SDS-PAGE中迁移变慢导致偏差的原因。     

运动后尿液蛋白质分子量与等电点的变化特征

通过对９名男性受试者在分别完成１００－２００ｍ,４００－８００ｍ和１ ５００－３ ０００ｍ跑步间歇训练后尿蛋白分子量和等电点的测定发现：①运动时尿液高、低分子量蛋白质排泄率均较运动前明显增加,但以高分子量蛋白质排泄为主;②运动时尿液高、低分子量蛋白质排泄率均以４００－８００ｍ间歇训练时最高,１００－２００ｍ间歇训练时次之,１ ５００－３ ０００ｍ间歇训练时最低;③运动时尿液排出的蛋白质以负离子为主     

ORIGINS AND EVOLUTION OF A TRANSMISSIBLE CANCER

Canine transmissible venereal tumor (CTVT) is an infectious disease of dogs. Remarkably, the infectious agent is the cancerous cell itself. To investigate its origin and spread, we collected 37 tumor samples from four continents and determined their evolutionary relationships using microsatellite length differences and microarray-based comparative genomic hybridization (aCGH). The different tumors show very little microsatellite variation, and the pattern of variation that does exist is consistent with a purely asexual mode of transmission. Approximately one quarter of the loci scored by aCGH show copy number variation relative to normal dogs, again with little variation among different tumor samples. Sequence analysis of the RPPH1 gene indicates an origin from either dogs or wolves, and microsatellite analysis indicates that the tumor is more than 6000 years old, and perhaps originated when dogs were first domesticated. By contrast, the common ancestor of extant tumors lived within the last few hundred years, long after the first tumor. The genetic and genomic patterns we observe are typical of those expected of asexual pathogens, and the extended time since first origin may explain the many remarkable adaptations that have enabled this mammalian cell lineage to live as a unicellular pathogen.