基于质体基因组学方法研究广义玄参科的系统发育

该研究利用GenBank数据库已公开发表的玄参科及相关类群的107属129个物种的质体基因组数据对广义玄参科的系统发育关系进行了分析。该文利用蛋白质编码基因构建了矩阵，并采用最大似然法及贝叶斯推断重建系统发育树。基于两种分析方法获得的系统发育树的拓扑结构完全一致且分辨率及支持率较高。在ML树中，总分支数为129个，其中支持率≥70%的分支数目为123个。结果表明：(1)广义玄参科不是一个单系类群，隶属于广义玄参科的51个物种(37属)分散于列当科、泡桐科、美丽桐科、通泉草科、母草科、狭义玄参科和车前科。(2)狭义玄参科为单系类群，除原隶属于广义玄参科的Bontia、Calamphoreus、Diocirea、Eremophila、Glycocystis、Leucophyllum、玄参属和毛蕊花属外，还包括了原隶属于马钱科的醉鱼草属和原隶属于苦槛蓝科的苦槛蓝属。(3)唇形目为一个单系，目下共形成了14个支持率高的单系分支，对应于14个科(其中美丽桐科和胡麻科仅包括一个物种，不包括在内),科间关系得到较好的解决，木犀科为最早分化出来的类群，其余的类群共同组成核心唇形目。在核心唇形目中，类群...     

利用DNA片段测序方法探究枳属和富民枳的分类地位

富民枳(Poncirus polyandra)属于芸香科(Rutaceae)枳属(Poncirus Raf.)。自发表以来,分类地位一直备受争议,其中在Flora of China中认为富民枳为柑橘杂交种(Poncirus polyandra),把枳属归并于柑橘属(Citrus)。该研究选取枳属的富民枳、枳(Poncirus trifoliata)及柑橘属下8个种共10个种47个个体作为研究材料,以九里香(Murraya exotica)为外类群,利用3个叶绿体片段(trn L-trn F、trn S-trn G、rbc L)、ITS片段和1个单拷贝核基因(Chr 5)数据构建系统发育树,探究枳属和富民枳的分类地位。结果表明:基于3个叶绿体片段数据构建的最大似然树(ML)和贝叶斯树(BI)的拓扑结构基本一致,10个物种聚为两大分支,即柑橘属的8个物种聚为一大分支,富民枳和枳聚为另一大分支。其中,富民枳所有个体聚为一小单系分支,枳的所有个体聚为一小单系分支,支持枳属和富民枳独立存在。2个核DNA片段数据结果显示,枳属的两个种与柑橘属的8个物种聚在一个大分支里,无法确立枳属的单系地位,但富民枳的9个个体聚在一起,暗示富民枳在遗传上是一个独立的类群。综上研究认为,无论是叶绿体DNA数据还是核DNA数据均支持富民枳是一个独立的物种,但核DNA数据不支持枳属成立。     

梅花草属叶绿体基因组进化分析

叶绿体基因组序列变异和基因组成等特征可有效反映植物类群间的系统发育和进化关系。本研究利用Illumina高通量测序平台对梅花草属（Parnassia）及其近缘属5种植物的叶绿体基因组进行测序和组装,同时基于已发表的近缘种叶绿体基因组信息,对梅花草属叶绿体基因组结构特征、序列遗传变异和蛋白编码基因密码子偏好性比对分析。结果显示：梅花草属叶绿体基因组整体结构较为保守,均为四分体结构;梅花草多个基因出现假基因化,而本属其他物种叶绿体基因组成一致,均编码115个基因;与近缘属物种相比,本属所有物种均丢失rpl16基因的内含子;蛋白质编码基因的非同义/同义替代率比值较低,叶绿体基因可能经历纯化选择作用;密码子偏好性聚类结果与蛋白编码序列重建的系统发育关系结果一致。本研究表明选择压力可能在梅花草属叶绿体基因组蛋白编码基因进化过程中发挥作用,有助于进一步理解梅花草属植物的进化和适应机制。     

基于叶绿体DNA trnL内含子序列数据的檀香目科间系统发育关系的研究

应用叶绿体DNAtrnL内含子序列分析檀香目科间的系统发育关系。取样研究的檀香目个体的trnL内含子序列长度在科间呈现较大差异(从291bp到587bp)。最大简约性分析产生的严格一致树与以前已发表的基于其它基因的檀香目的分子系统学研究结果大体一致。香芙木属(铁青树科)是最早分支出的类群：桑寄生科、槲寄生科分别表现为单系类群,檀香科为并系;桑寄生科和槲寄生科并不具密切亲缘关系,槲寄生科从檀香科内衍生出来。本研究表明,具相对高的核苷酸替换率的叶绿体DNAtrnL内含子序列可为高等级类群系统发育关系的研究提供更多的信息位点。     

基于叶绿体基因组探讨桃金娘目及其近缘类群的系统发育关系

该研究基于叶绿体基因组数据,对桃金娘目(6科44属97种)及其近缘类群(牻牛儿苗目2科5属25种)的系统发育关系进行了分析。结果表明:(1)桃金娘目基因组大小为152~171 kb,包括的蛋白质编码基因数目为74~90个;牻牛儿苗目基因组大小为116~242 kb,包括的蛋白质编码基因数目为75~132个。(2)对比叶绿体基因组序列和蛋白质编码基因所构建的系统发育树结果,在目间及牻牛儿苗目内差异显著,但在桃金娘目内基本一致。(3)基于蛋白质编码基因所构建的系统发育树表明,桃金娘目和牻牛儿苗目均为单系,为姐妹类群;桃金娘目内形成两个大支,桃金娘科、Vochysiaceae、野牡丹科形成一支,其中桃金娘科和Vochysiaceae关系较近是姐妹群,柳叶菜科、千屈菜科和使君子科形成另一支,其中柳叶菜科和千屈菜科关系较近为姐妹群;科级水平,桃金娘科、Vochysiaceae、野牡丹科、柳叶菜科、千屈菜科、使君子科和牻牛儿苗科均为单系(仅包括一个物种的科除外)。(4)支持将石榴属及菱属置于千屈菜科。(5)对蛋白质编码基因序列变异分析的结果表明,野牡丹科19个属的共享变异基因数目为53个,变异范围为5.84%~29.53%,桃金娘科9个属的共享变异基因数目为57个,其变异范围为1.31%~15.78%。该研究结果为进一步研究桃金娘目及相关科属的系统发育提供了理论依据。     

连香树科及其近缘植物matK序列分析和系统学意义

测定和分析了连香树科(Cercidiphyllaeeae)、交让木科(Daplmiphyllaceac)、金缕梅科(Hamamelidaceae)代表植物的叶绿体marK序列(5′端31bps除外),以木兰属作为外类群,应用邻接法构建分子系统树,结果表明：连香树科与水青树科的亲缘关系较远。连香树科、交让木科和金缕梅科形成了一个自展数据支持率(bootstrap)为100％的单系类群,其中金缕梅科枫香属(Liquidambar)、红花荷属(Rhodoleia)和金缕梅属(Hamamelis)虽构成了一个单系类群,但自展数据支持率仅为68％;连香树科与交让木科构成的单系分支自展数据支持率仅为53％。由于连香树科、交让木科、金缕梅科之间的进化距离相当短,表明这3个科之间亲缘关系密切,内部分支的自展数据支持率不高,表明它们之间准确的亲缘关系有待进一步研究。本研究结果与rbcL、aptB、18S rDNA序列分析结果相似,但自展数据支持率更高,表明marK序列分析可应用于较高等级分类群系统发育关系的研究。     

壳斗科植物叶绿体基因组结构及变异分析

利用生物信息学方法比较壳斗科6个属14个物种的叶绿体基因组间差异,以近缘物种榛为外类群构建系统进化树,揭示壳斗科叶绿体基因组的结构特征及变异规律。结果显示,14种壳斗科植物的叶绿体基因组均为双链环状分子结构,大小在160 kB左右,差异较小,最大仅差1 366 bp;基因顺序基本一致,而基因数量有所差异,infA、petG、rpl22、ycf1、ycf15等多个基因在部分物种中发生丢失;主要有32个蛋白编码基因长度发生变异,其原因是内含子的丢失、内含子或者编码区的长度改变,华南锥基因长度变异较大;4个IR边界相对保守,但锥栗、Castanea pumila、华南锥3个物种由于边界扩张导致rps19基因部分序列进入到IR区;以榛为外类群构建的系统发育树,各进化支支持率较高,分辨率较好。研究结果表明,叶绿体基因组可以用于分析关系较近与进化较快物种的系统发生问题,为系统发育和进化研究提供依据。     

最大似然法和贝叶斯推论与似然比检验探讨泽泻目系统发育关系

应用最大似然法(ML)、贝叶斯推论(BI)、邻接法(NJ)和似然比检验(hLRTs)进行泽泻目分子系统学研究。所用的rbcL基因序列代表了泽泻目14科46属以及作为外类群的6相关属。研究结果表明,*等级制似然比检验表明泽泻目rbcL序列最适合的DNA进化模型为GTR+I+G,最大似然法、贝叶斯法和邻接法构建的系统发育树拓扑结构相似,没有显著的差异,但贝叶斯树支持率较高;泽泻目为一单系类群,由两个主要谱系分支构成,深层分布格局由5个主要分支构成。基于分子系统发育树,文中对泽泻目科间、水鳖科+茨藻科、泽泻科+花蔺科+黄花蔺科、和"Cymodoeaceae complex"的系统发育关系进行了讨论。研究结果还表明,泽泻目系统发育关系可能还需要更多的证据进一步的澄清。     

从18S rRNA基因序列探讨盾腹吸虫的系统发育关系

盾腹亚纲吸虫被认为是寄生扁形动物中古老的类群,包括盾腹科、多萼科、裂杯科和皱腹科,科间系统发育关系尚存争议。本研究收集GenBank数据库中所有的盾腹吸虫18S rRNA基因序列,测定了三种盾腹吸虫的相应序列,分别采用最大简约法和最大似然法构建分子系统发育树。结果显示,多萼科的分类地位不成立,多萼属应还原到盾腹科;盾腹科的盾腹亚科和杯盾亚科均非单系,吸槽列数可能是平行进化特征,不能反映盾腹科各亚科间的系统发育关系。建议将具有边缘器的吸槽型腹吸盘,以及不具边缘器的吸杯型和皱褶型腹吸盘分别鉴定为盾腹科、裂杯科和皱腹科种类的共裔性状。     

基于线粒体COⅠ基因的凤蝶亚科部分物种系统发育关系

通过对凤蝶亚科Papilioninae11属27种的线粒体细胞色素c氧化酶Ⅰ基因(COⅠ)序列测定,以阿波罗绢蝶Parnassius apollo为外群,分别采用邻接法(NJ)、最大简约法(MP)和最大似然法(ML)构建凤蝶亚科的系统发育树,初步探讨了其系统发育关系。结果显示,凤蝶亚科11属27个物种分为4个主要的分支,分别是裳凤蝶族Troidini、凤蝶族Papilionini、燕凤蝶族Lampropterini和喙凤蝶族Teinopalpini,与传统分类学观点一致。其中,燕凤蝶族构成凤蝶亚科系统发育树基部的一个独立分支,且为单系发生。凤蝶属Papilio中美凤蝶亚属Menelaides和翠凤蝶亚属Princeps首先相聚,华凤蝶亚属Sinoprinceps和凤蝶亚属Papilio亲缘关系较近,随后两分支再聚为一支,构成凤蝶属。本研究结果从分子水平验证了凤蝶亚科传统的形态分类地位,并为澄清凤蝶亚科物种间系统发育关系提供了基础资料。     

基于叶绿体rps16基因和核基因ITS片段研究肉苁蓉属系统位置

在前人对列当科系统发育研究的基础上,追加了肉苁蓉属(Cistanche)的基因序列数据,运用最大简约法、最大似然法和贝叶斯推断方法探讨了其在列当科中的系统位置及列当科中属间关系.基于rps16基因序列及rps16+ ITS联合序列建立了列当科系统发育树,结果显示,肉苁蓉属、列当属(Orobanche)以及草苁蓉属(Boschniakia)聚在同一进化枝内,肉苁蓉属和列当属表现出最近亲缘关系;列当科中的全寄生类群、半寄生类群和非寄生类群分属在3个不同分支中.     

基于18S rRNA基因序列的直翅目主要类群系统发育关系研究

基于78种直翅目昆虫的18S rRNA基因全序列构建了直翅目各主要类群间的系统发育关系。本研究的结果支持直翅目的单系性,但不支持蝗亚目和螽亚目各自的单系性;直翅目下除蜢总科和蝗总科外各总科的划分多数与Otte系统相一致;蜢总科的单系性得不到支持;蝗总科的剑角蝗科、斑腿蝗科、斑翅蝗科、网翅蝗科和槌角蝗科5科均不是单系群,各物种间的遗传距离差异不大,应合并为一科,即蝗科;本研究支持将Otte系统中蚱总科和螽蟖总科下各亚科级阶元提升为科级阶元;18S rRNA基因全序列可以作为划分科级阶元的工具,当位于同一分支上互成姐妹群的类群间的遗传距离超过1%时,这几个类群属于不同的科;但由于其在进化上的保守性,18S rRNA基因只能用于纲目等高级阶元间关系的研究,而由其获得的总科以下阶元间的关系并不可靠。     

猴樟叶绿体基因组特征分析

猴樟(Cinnamomum bodinieri)枝叶含有丰富的精油,是重要的园林绿化树种和经济树种,但目前有关猴樟基因组学的研究报道不多。为揭示猴樟叶绿体基因组特征及系统发育关系,该文基于高通量测序平台进行测序,从头组装了完整的猴樟叶绿体基因组,并对其基因组结构、基因构成及序列重复、密码子使用偏好性以及系统发育进行分析,结合樟亚科主要属物种叶绿体基因组数据构建系统发育树。结果表明:(1)猴樟叶绿体基因组全长152 727 bp,包括一对20 132 bp的反向重复(IRs)区、93 605 bp的大单拷贝(LSC)区和18 858 bp的小单拷贝(SSC)区,总GC含量为39.13%。(2)该基因组共编码127个基因,包括83个蛋白质编码基因(PCGs)、36个转运RNA基因(tRNAs)和8个核糖体RNA基因(rRNAs); 共鉴定出92个SSR位点,其中大部分是A/T组成的单核苷酸重复序列; 密码子适应指数(CAI)为0.166,有效密码子数(ENc)为54.68; 猴樟与近缘种的叶绿体基因组主要在IR区和2个SC区边界上存在一定的差异。(3)24种樟亚科植物的系统发育树显示,猴樟与樟树亲缘关系最近,同时支持了樟属-甜樟属分支(Cinnamomum-Ocotea Clade)、月桂属-新木姜子属分支(Laurus-Neolitsea Clade)、润楠属-鳄梨属分支(Machilus-Persea Clade)的建立。该研究丰富了猴樟遗传资源信息,进一步确定了樟亚科主要属的系统发育地位。     

利用低拷贝核基因重建菊科紫菀亚科族间系统发育关系

紫菀亚科(Asteroideae)是菊科最大的一个亚科, 包含的种数多于被子植物的绝大多数科。目前, 紫菀亚科族间的系统发育关系主要依赖于叶绿体基因信息, 但是叶绿体基因为单亲遗传, 并不能完整反映进化历史。鉴于杂交现象在菊科普遍存在, 故利用核基因可以反映更完整的紫菀亚科进化历史。该研究首次使用从转录组数据(20个新测+11个从NCBI数据库下载)中筛选出的47个直系同源低拷贝核基因来研究紫菀亚科的系统发育关系, 共选取了29个物种, 代表了紫菀亚科20个族中的13个族。用超矩阵分析方法和溯祖推测分析方法各获得了1个稳定的紫菀亚科系统树, 每个树上绝大多数分支都得到了高度支持, 且2个树之间没有明显的冲突。新的紫菀亚科族间系统发育关系揭示了千里光超族应并入紫菀超族, 春黄菊族可能是千里光族与紫菀族杂交起源的, 金鸡菊族很可能也是杂交起源的。该研究结果显示低拷贝核基因可以更好地解决科以下分类阶元的系统发育关系, 对菊科乃至被子植物其它科的系统发育研究具有重要的借鉴意义。     

基于叶绿体rps16基因和核基因ITS片段研究肉苁蓉属系统位置

在前人对列当科系统发育研究的基础上,追加了肉苁蓉属(Cistanche)的基因序列数据,运用最大简约法、最大似然法和贝叶斯推断方法探讨了其在列当科中的系统位置及列当科中属间关系。基于rps16基因序列及rps16+ITS联合序列建立了列当科系统发育树,结果显示,肉苁蓉属、列当属(Orobanche)以及草苁蓉属(Boschniakia)聚在同一进化枝内,肉苁蓉属和列当属表现出最近亲缘关系;列当科中的全寄生类群、半寄生类群和非寄生类群分属在3个不同分支中。     

利用叶绿体基因组数据解析锦葵科梧桐亚科的系统位置和属间关系

分子系统学研究将传统梧桐科与锦葵科、木棉科和椴树科合并为广义锦葵科,并进一步分为9个亚科.然而,9个亚科之间的关系尚未完全明确,且梧桐亚科内的属间关系也未得到解决.为了明确梧桐亚科在锦葵科中的系统发育位置,厘清梧桐亚科内部属间系统发育关系,该研究对锦葵科8个亚科进行取样,共选取55个样本,基于叶绿体基因组数据,采用最大...     

基于线粒体基因组全序列的鲟形目鱼类(Pisces: Acipenseriformes)的分子系统发育重建

为厘清鲟形目鱼类的系统发育, 研究新测定了中华鲟(Acipenser sinensis)、长江鲟(A. dabryanus)、短吻鲟(A. brevirostrum)、纳氏鲟(A. naccarii)、鳇(Huso dauricus)和匙吻鲟(Polyodon spathula)共6种鲟类的线粒体全基因组序列。联合已测的17种鲟类的线粒体基因组数据, 利用最大似然法和贝叶斯法重建了鲟形目鱼类的分子系统发育关系, 并采用似然值检验对不同的树拓扑结构进行了评价。结果表明, 6种新测鲟类的线粒体基因组大小为16521—16766 bp, 编码13个蛋白质编码基因、22个转运RNA基因和2个核糖体基因, 与大多数已测的鲟类的线粒体基因组结构高度相似。基于23种鲟形目鱼类线粒体基因组数据, 系统发育分析的结果表明: (1)鲟形目的两个科, 匙吻鲟科(Polyodontidae)和鲟科(Acipenseridae)均为单系; (2)鲟科的内部亲缘关系复杂, 鲟属和鳇属的物种均不构成单系群。鲟科鱼类按分子系统发育重建结果可以分为3个类群: 尖吻鲟类(A. sturio - A. oxyrinchus clade)、大西洋鲟类(Atlantic clade)和太平洋鲟类(Pacific clade)。树拓扑结构的检验结果表明, 鲟科的系统发育关系为(尖吻鲟类(太平洋鲟类, 大西洋鲟类))。铲鲟属(Scaphirhynchus)是大西洋鲟类的基部类群。研究也说明线粒体基因组数据在鲟形目鱼类系统与进化研究方面具有重要应用价值。     

基于线粒体COⅡ基因的中国蝽科分子系统学研究(半翅目,异翅亚目)

扩增并测定了我国蝽科4亚科8属11种昆虫线粒体COⅡ基因585 bp的序列,对序列的碱基组成、转换颠换、遗传距离等进行分析,探讨了COⅡ基因在该科的分子进化机制.并基于COⅡ基因序列数据,分别采用邻接法(NI)、最大简约法(MP)和贝叶斯推论法(BI)建立蝽科分子系统发育关系.研究结果表明,蝽科昆虫COⅡ基因A T含量平均为71.7%,存在较强的A T含量偏向性,氨基酸的变异率为27.2%;亚科间的遗传距离介于0.168～0.242之间,大于亚科内属种间的遗传距离,蝽科与盾蝽科2外群之间遗传距离最大,两科之间存在明显的间断.分子系统发育树表明,短喙蝽亚科为蝽科中较为原始的类群,分化较早,益蝽亚科与舌盾蝽亚科关系较近,形成一对姐妹群,蝽科中捕食性种类--益蝽亚科是较为特化的类群,它是由植食性种类分化而来.蝽科4亚科间的分子系统发育关系为Phyllocephalinae (Pentatominae (Asopinae Podopinae).     

红花变豆菜叶绿体基因组结构及同属种间关系研究

红花变豆菜（Sanicula rubriflora F. Schmidt）是有药用价值的植物,全株干燥后与其他药用同属植物易混淆,种间关系存在争议,通过高通量测序技术对红花变豆菜叶绿体基因组测序,利用生物信息学方法对测序数据进行拼接、注释,首次报道红花变豆菜叶绿体基因组结构及特点,利用叶绿体基因组数据,提供种间分类新证据,并且分析相关类群的进化关系。S. rubriflora叶绿体基因组序列的长度为155 721 bp,其中包括一个85 981 bp的大单拷贝区（large single copy,LSC）和一个17 060 bp的小单拷贝区（small single-copy region,SSC）,它们被两个26 340 bp的反向重复区（inverted repeat sequence,IRs）隔开。红花变豆菜叶绿体基因组GC含量为38.20%,包含129个基因,其中84个蛋白质编码基因,37个tRNA基因和8个rRNA基因。红花变豆菜叶绿体基因组结构具有高度保守性,其中编码基因共有51 907个密码子,最多编码5 095个亮氨酸,最少编码689个色氨酸,简单重复序列分析共发现32个位点,大多数是单碱基重复的A/T类型。叶绿体基因组聚类结果支持天胡荽亚科（Hydrocotyloideae）是伞形科（Umbelliferae）内比较原始的类群;变豆菜亚科（Saniculoideae）和芹亚科（Apioideae）为姊妹类群,是伞形科较进化的类群;变豆菜属植物是一个相对自然的类群;红花变豆菜与黄花变豆菜（S. flavovirens）为近缘姊妹种,但是两者形态和地理分布差异较大。该研究结果为变豆菜属属下种间鉴定及其种间演化奠定基础。     

基于线粒体COⅠ基因序列分析宝贝科主要类群的系统发生关系

新测了分布于我国海南沿海的11种宝贝科软体动物的线粒体COⅠ基因序列,结合GenBank中17种该科动物的同源性序列片段,基于不同的数学模型,以邻接法、最大简约法和贝叶斯法构建了宝贝科分子系统树.结果表明:卵宝贝亚科Cypraeovulinae是一个单系群;宝贝亚科Cypraeinae和鼻贝亚科Nariinae并非姊妹群,其中,宝贝亚科明显为多系发生,而鼻贝亚科中除疹贝属而外的其他类群可能为单系发生;所有系统树均支持形态学上焦掌贝、绶贝、眼球贝、葡萄贝以及疹贝的单系性及属级分类阶元的界定.鉴于疹贝属在系统树中的特殊位置,建议将其归于宝贝亚科;而龟甲贝和林希那贝间的系统发生关系及其分类地位还有待于进一步探讨.