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。     

呼肠孤病毒科的系统发育分析

运用邻接法(neibor-joining,NJ)、最大似然法(maximum likehood,ML)对国际病毒分类委员会(Intemational Committee on Taxonomy of Viruses,ICTV)第八次报告中所有已报道的呼肠孤病毒科外层衣壳蛋白序列进行了系统发育分析.结果表明:两种方法构建的系统树拓扑结构基本一致,尽管部分分支略有差异,但都能够反映出科内各属的系统发育关系,分析结果支持了该科的分类地位.同时还比较两种建树方法的异同点,并对建树产生的差异原因作了探讨.     

系统发育分析中的最大简约法及其优化

随着生物技术的不断发展和系统发育学的深入研究, 在重构系统发育树时, 研究人员往往要面对更多的挑战和困难, 比如： (1)需要分析的样本数（物种数或个体数）不断增加; (2)需要分析的数据量迅速扩大。尤其在基因组测序技术的推动下, 基于分子信息的系统发育重建需要极大的计算量, 因此数学方法、 计算机技术以及其他辅助工具对于系统发育重建的效率和精确度起着至关重要的作用。最大简约法（maximum parsimony）是一种重要的系统发育重建方法, 提高其计算效率对系统发育学研究具有重要意义, 针对该算法的优化改进需要生物学家和计算机专家的共同努力。本文通过详细地阐述最大简约法的计算流程, 分析其参数选择对计算效率的影响, 帮助更多的计算机使用者, 在并不了解系统发育学基础的情况下, 更方便地针对实际的系统发育算法问题给出更好、 更快、 更精准的解决方案; 同时为系统发育研究工作者, 较为清晰地解释最大简约法的构树思想和计算逻辑, 推动针对最大简约法的不断改进与优化。     

基于线粒体ND2基因的直翅目部分种类分子系统发育分析

测定了39种直翅目昆虫线粒体ND2基因全长序列,联合GenBank中41种直翅目昆虫的ND2基因序列,探讨ND2基因在解决直翅目系统发育分析上的功效,为建立直翅目的主要类群之间稳定的系统发育关系提供更多的数据。研究结果表明,直翅目昆虫的ND2基因序列全长为996～1 029 bp,平均长度为1 020 bp,A+T含量平均为73%。用贝叶斯法(Bayesian,BI)、最简约法(maximum parsimony,MP)和最大似然法(maximum likelihood,ML)构建系统树,SH检验显示,RAxML法构建的ML树似然值最大,与PAUP*的ML法构建的ML树差异显著,而与贝叶斯树和简约树没有明显差异。所有系统树都显示直翅目为单系群;而蝗亚目的剑角蝗科、网翅蝗科、槌角蝗科和斑腿蝗科均不是单系群,锥头蝗科与瘤锥蝗科亲缘关系较近,这与Otte分类系统一致。螽亚目基本由两大分支构成,一支是蝼蛄总科和蟋蟀总科聚集而成,且具有很高的置信度;另一大分支由螽斯总科独自构成。     

基于线粒体细胞色素b基因序列的雀形目18种鸟系统发育关系

采用线粒体细胞色素b(cytochrome b)基因,利用DNA测序的方法研究了雀形目18种鸟类的分子系统发育关系。通过序列分析比对,运用邻接法和最大似然法构建了雀形目18种鸟类的系统发育树,结果表明,燕雀类和类的分歧程度达到了科级水平,建议分别独立成科;长尾山雀可从山雀科中分离出来,单列成科;柳莺归入柳莺亚科(Phylloscopinae),树莺归入大苇莺亚科(Acrocephalinae)。Cytb基因的各主要分支中存在着相对恒定的分子钟,根据鸟类mtDNA的cytb进化速度大约是每百万年1.6%,得到18种鸟的科间分歧时间在10.5百万年左右,科内分歧在9.0百万年左右。     

基于ITS序列探讨忍冬属的系统发育关系

以七子花(Heptacodium miconioides)为外类群,运用MEGA软件对20种忍冬属植物进行系统发育分析,采用邻接法(NJ)和最大简约法(MP)构建系统发育树,从分子系统学角度探讨忍冬属下的亲缘关系.结果表明:(1)在NJ和MP系统树中,没有形成系统树的基部分支,忍冬亚属(Subg.Chamaecerasus)和轮花亚属(Subg.Lonicera)没有形成姐妹群关系.(2)在各系统树中,囊管组内的各种没有聚为一支,故认为对囊管组的划分应进一步探讨.(3)忍冬属ITS区(ITS1+ITS2)的信息位点达到11.0%,信息位点比较丰富,证明ITS序列可以为解决忍冬属植物的系统发育问题提供较强的证据.     

基于线粒体Cytb基因序列探讨中国斑翅蝗科部分种类的系统发育关系

基于斑翅蝗科14种的线粒体Cytb基因462 bp序列,使用MEGA2和PAUP4.0b软件包进行分析,显示Cytb基因序列具有明显的高A、T偏向性和距离依赖的TS/TV值.采用邻接法(NJ)、最大似然法(MP)和极似然法(ML)分别构建斑翅蝗科4亚科8属的系统发育树,不同算法构建的系统发育树均支持分为四大分支(亚科):A(绿纹蝗属)、B(束颈蝗属)、C((飞蝗属+车蝗属)+小车蝗属)、D((痂蝗属+异痂蝗属)+皱膝蝗属);红胫小车蝗和黄胫小车蝗作为两个种比较合适;痂蝗亚科和异痂蝗亚科应该合并为一个亚科;飞蝗亚科与斑翅蝗亚科的分类关系尚未解决,需要进一步的研究进行分析验证.     

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。     

太白山森林样地系统发育多样性格局及其影响因素

太白山森林样地系统发育多样性格局及其影响因素 系统发育多样性指数常被用作区分植物群落构建过程中生态和演化过程的相对作用。系统发育多样性格局的推断方法(如系统树的构建和不同的系统发育多样性指数)、演化历史(如生活型)以及环境梯度都可能影响系统发育多样性格局的估计值,进而可能影响我们对植物群落构建过程的认知。因此,有必要区分这些因素如何作用于系统发育多样性格局的估计值,但其相对重要性及其交互作用仍不清楚。本研究利用位于太白山北坡沿海拔分布的20个森林样地(整体高差2800 m左右)的野外调查数据,包括274种木本植物和581种草本植物。对于上述样地内所有植物,我们构建了当前广泛采用的合成树和分子树以比较系统树的构建,特别是合成树末端的多歧分支结构,及其对系统发育多样性格局估计值的可能影响。同时,我们计算了每个样地的3种不同的系统发育多样性指数,包括Faith’s PD, 平均成对距离(MPD)和平均最近类群距离(MNTD),并分别对木本和草本植物进行计算。多模型比较分析系统发育多样性格局的估计值与系统树重建方法、多样性指数、生活型、海拔及其交互作用的最简约关系。研究结果表明,基于合成树和分子树所得到的系统发育多样性格局之间没有显著差异。海拔和多样性指数与生活型在解释系统发育多样性格局方面存在强烈的交互作用,并且能够解释44%以上的变异。系统发育多样性格局的估计值总体随海拔升高而降低,但草本植物相比木本植物变化更平缓。对于木本植物,3种系统发育多样性指数表现出一致的海拔分布格局(即系统发育聚集),而草本植物的平均成对距离指数则表现为随机的海拔分布格局。因此,分析沿环境梯度的系统发育多样性格局需要考虑系统发育格局的推断方法和演化历史的影响,以帮助我们更好地理解植物群落的构建过程。     

基于线粒体细胞色素b基因对大耳姬鼠和龙姬鼠分类关系的探讨

大耳姬鼠Apodemus latronum的分类地位,尤其它和龙姬鼠A.draco的关系,还存在着争议.用PCR扩增了采集自5个不同地点的大耳姬鼠的线粒体细胞色素b(cyt b)基因,并和GenBank已有的3条大耳姬鼠cyt b序列一起分析其碱基组成和变异情况.采用邻接法(Neighbor-joining,NJ)、最大简约法(Maximum parsimony,MP)、最大似然法(Maximum likelihood,ML)和贝叶斯法(Bayesian inference,BI)构建了大耳姬鼠和龙姬鼠的系统发育树.4种方法构建的系统发育树拓扑结构一致,大耳姬鼠和龙姬鼠均各自形成单系,龙姬鼠先与台湾森鼠A.semotus聚在一起,再与大耳姬鼠形成姐妹群.此外,大耳姬鼠和龙姬鼠两者间的K2P平均遗传距离达到0.14.因此,认为大耳姬鼠是一个独立的种,而不是龙姬鼠的一个亚种.     

贝叶斯推论及其在百合目分子系统学中的应用

贝叶斯推论作为进化生物学的最新进展,在适用复杂模型、大型数据集、计算速度和结果容易解释等方面明显优于其它算法。本文简要介绍了贝叶斯推论原理及其在分子进化和系统发育研究中的重要性,并使用该方法对百合目主要类群的系统发育关系进行了重建。结果显示,百合目rbcL基因最适合的DNA进化模型为GTR I G,贝叶斯法与距离法和最大简约法构建的系统发育树拓扑结构相似,没有显著差异,但是分辨率和支持率明显比后者高。贝叶斯分析结果显示,百合目内划分的7个科,除Smilacaceae科外,其余各科均为高后验概率(PP=1·0)支持的单系类群;文中作者还对各科间的系统关系进行了探讨。     

试栽羊肚菌分子系统分析

[目的]为了弄清陕西汉中试栽羊肚菌的种类归属。[方法]收集到汉中地区试栽羊肚菌子实体19个样品,采用CTAB法提取其基因组DNA,使用通用引物PCR扩增5个基因序列(ITS、LSU、EF1-α、RPB1和RPB2)保守区片段,用1. 0%的琼脂糖凝胶电泳对PCR产物进行检测,并对PCR产物送样测序。依据测序结果构建系统发育树,结合系统发育树进行物种归属鉴定。[结果]获取了所有样品的5个基因序列保守区片段,通过测序比对19个样品5个基因序列保守区片段并进行序列联合,对总长度3 025 bp的保守区序列分析并构建系统发育树,依据系统发育树鉴定出汉中试栽羊肚菌分别为六妹羊肚菌(Morchella sextelata)、梯棱羊肚菌(M. importuna)、隐形羊肚菌(M. cryptica)和北方羊肚菌(M. septentrionalis)。[结论]采用多基因联合分析法弄清楚汉中试栽羊肚菌的种类归属。     

中国熊野藻属植物系统发育分析——基于叶绿体UPA序列

以中国产的6种熊野藻属(Kumanoa)和串珠藻属(Batrachospermum)植物为材料,测定其UPA序列,并在GenBank中下载相关基因序列,通过贝叶斯法、最大似然法和邻接法构建系统发育树,分析其系统发育。结果显示,UPA序列核苷酸变异位点占序列长度的43.1%,其中简约信息位点占序列长度的31.1%,种间差异度为0~1.81%,属间差异度大于4.19%,可以作为分子标记用于系统发育分析。中国产熊野藻属的两个种和来自世界范围内的多数该属种类聚为一大支,支持该属的建立。基于UPA序列的地理起源分析显示,两属的祖先分布区节点主要在北美洲和大洋洲,然后向其它地区扩散,熊野藻属向外扩散后,在南美洲分布较为集中。     

基于ITS序列分析仲彬草属植物的亲缘关系

以旱雀麦为外类群,用PAUP 4.0b10软件并采用最大简约法和邻接法对11份仲彬草属物种的ITS区序列进行系统发育分析,两种方法得到的系统发育树基本一致。结果表明:(1)整个ITS序列长度变异范围为596~601 bp;G C含量在所有ITS中的变化范围为61.20%~62.44%;序列间的遗传分化距离为0.003~0.033,平均值为0.015;(2)疏花仲彬草和塔克拉干仲彬草2个物种聚为一支,位于系统发育树的底部,在最大简约法和邻接法分析中分别获得78%和82%的自展支持率,它们之间的亲缘关系较近;(3)形态相似、地理分布一致的物种有聚在一起的倾向,表现出较近的亲缘关系;(4)ITS区序列分析的结果与细胞学、形态学的研究结果基本一致,因此ITS区序列分析能反映仲彬草属种间关系。     

中国跳鼠总科物种系统发育与分布格局

中国分布有跳鼠总科(Dipodoidea)动物3科12属22种,是世界上跳鼠总科物种丰富度最高的国家之一.近年来,随着新种的发现和分类地位的修正,我国跳鼠总科物种的系统发育关系和分布格局也亟待更新.本文通过GenBank下载12个特定基因,串联构建基因矩阵,以贝叶斯法和最大似然法重建22个物种的系统发育树,明确了我国跳...     

海洋喇叭虫rRNA基因18S-ITS1序列及其系统发育分析

海洋喇叭虫Maristentor dinoferus 1996年在关岛(Guam)的珊瑚暗礁上被发现,至今尚未阐明其确切的系统发育地位.克隆到的海洋喇叭虫的18S-ITS1-5.8S rDNA序列包括222 bp的18S序列,77 bp的ITS1序列和22 bp的5.8S序列.比较分析了纤毛虫主要类群的ITS1序列后得出:短的ITS1序列可能是异毛类纤毛虫的特征.根据18S序列,利用邻接法构建,最大简约法和最大似然法构建系统发育树.其拓扑结构显示海洋喇叭虫属于异毛纲纤毛虫,但并不隶属喇叭虫科,应予以新的分类地位.     

基于孕激素受体基因的类人猿亚目的分子系统学研究

通过对类人猿亚目中部分种类的孕激素受体基因进行分析,重建类人猿亚目的 系统发育关系.扩增并测定了来源于14个属的类人猿亚目物种的孕激素受体编码区序列,并基于这一序列数据,分别采用邻接法、最大简约法和最大似然法重建了系统发育关系.除了阔鼻下目,3种方法构建的系统发生树的拓扑结构类似且各节点支持率高.重建的人猿超科和猴超科内部亲缘关系支持多数人所认可的分类系统.本研究为黑猩猩和人的姐妹群关系提供了证据,提示黑猩猩比大猩猩或其他猿猴更接近人类.阔鼻下目中蜘蛛猴科、卷尾猴科和僧面猴科三者之间的系统发育关系在本研究中未得到很好辨析.     

长白山针阔混交林不同演替阶段群落系统发育和功能性状结构

群落构建一直是生态学研究的热点,基于系统发育和功能性状量化生境过滤、竞争排斥以及随机过程在群落构建中的作用,能够深入理解群落构建机制。本研究以长白山针阔混交林不同演替阶段的3个5.2 hm~2样地(次生杨桦林、次生针阔混交林、原始椴树红松林)为平台,基于被子植物分类系统Ⅲ(Angiosperm Classification System,APGⅢ)构建的系统发育树和7个关键功能性状(叶面积、比叶面积、叶片厚度、叶片氮含量、叶片磷含量、氮磷比、最大树高),结合环境数据,分析不同演替阶段群落系统发育和功能性状结构。研究表明:(1)各演替阶段7个植物功能性状都表现出显著的系统发育信号,表明植物功能性状受系统发育历史影响;(2)系统发育和功能性状结构在不同演替阶段和不同径级均为非随机状态。随着演替的推进群落系统发育和功能性状结构由聚集走向发散;随着径级的增加,系统发育和功能性状结构的聚集程度减小,表明随着演替阶段的进行和径级增大,竞争性排斥的作用逐渐明显;(3)各演替阶段系统发育和功能性状的周转都为非随机且不同因子对两者的解释力度存在差异。演替早期空间距离的解释力度小于环境距离,说明生境过滤在群落构建中的重要性,而在演替后期空间距离的解释力度大于环境距离,验证了扩散限制在群落构建中的重要性。     

基于18S rDNA和无翅基因的中国瓢蜡蝉科分子系统发育关系研究(半翅目:蜡蝉总科)（英文）

研究测定了19属33种中国瓢蜡蝉和1种外群(Paravarcia decapterix)的18S r DNA及无翅基因(Wg)部分DNA序列,并利用最大简约法(maximum parsimony,MP)和贝叶斯法(bayesian inference,BI)进行系统发育关系分析。研究结果表明:采用最大简约法和贝叶斯法2种分析方法获得的瓢蜡蝉科(Issidae)系统发育树的拓扑结构基本一致,将该科分为5个亚科:杯瓢蜡蝉亚科(Caliscelinae)、汤瓢蜡蝉亚科(Tonginae)、帕瓢蜡蝉亚科(Parahiraciinae)、球瓢蜡蝉亚科(Hemisphaeriinae)和瓢蜡蝉亚科(Issinae)。并支持将角唇瓢蜡蝉属(Eusudasina)归入球瓢蜡蝉亚科(Hemisphaeriinae)。     

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。