蚜虫翅的响应

最新研究表明,与雄性蚜虫有翅和无翅多态性有关的一个基因的变异也和雌性蚜虫的相同性状的可塑性相联系。这个令人吃惊的发现表明,因遗传因素和环境因素而引发形态变异的生物体,是解开生物体表型可塑性之谜的有用的模式系统。长期以来,我们已经认识到表型可塑性的普遍重要性。作为对环境变异的响应而改变遗传发育过程的能力,表型可塑性是一种应付可预见的环境变异的有效手段,但是我们对其中的机制却不甚了解。英国科学家ChristianBraendle领导的小组正在研究的课题是表型可塑性性状和遗传控制多态性性状之间的关系,是否调控遗传多态性性状…     

植物的表型可塑性、异速生长及其入侵能力

表型可塑性是指同一个基因型对不同环境响应产生不同表型的特性,特定性状的可塑性本身可以遗传,也可以接受选择而发生进化。植物个体的异速生长是指生物体某一特征的相对生长速率不等于第二种特征的相对生长速率的特性,该特性是由物种的遗传性决定的一种固定特征,植物往往朝着最佳的异速生长曲线进化。植物特定基因型在不同环境下,诸如生物量分配和种群几何学上的一些表型差异,既可由异速生长造成,也可由表型可塑性造成。植物本身的异速生长是一种"外观可塑性",而异速生长曲线的改变才是真正的可塑性。植物的表型可塑性、异速生长对于入侵植物的适应具有重要意义。干扰等异质性生境下表型可塑性成为物种生存扩散的有利性状,表型可塑性强的物种更有可能成为广布种。植物本身的异速生长特性或其异速生长曲线的改变都能影响其入侵能力。     

MicroRNA对多细胞动物复杂性进化的影响

MicroRNA(miRNA)是一种长度约为22个碱基的非编码单链小分子RNA。作为一类重要的转录后基因表达调控因子,miRNA参与了广泛的生物学过程,如发育时程调控、细胞分化、凋亡、肿瘤以及病毒抵抗等。然而,除了在个体发生过程中的重要功能外,越来越多的研究表明,miRNA在系统发生中也扮演着关键的角色。基因表达模式的不同被广泛地认为是物种内和物种间表型差异的根源,动物物种间miRNA的保守性和多样性研究提示miRNA对物种间表型差异以及动物进化起着重要的作用。文章介绍了miRNA产生过程和作用机制,重点探讨了miRNA在动物进化过程中的作用,从miRNA的进化速度、miRNA表达的时空特异性、miRNA作用靶位点变异以及miRNA基因的扩增与丢失4个方面论述miRNA介导的基因调控网络对多细胞动物发育复杂性进化的影响,推测miRNA在多细胞动物进化过程中驱动了复杂性的增加。     

植物开花时间: 自然变异与遗传分化

开花时间是植物的重要生活史性状。对模式植物的研究表明: 从感受内外环境信号开始到最终分化形成功能性花器官的过程涉及复杂的信号转导途径和调控网络; 开花时间受多种因子的调控, 而FT基因作为整合途径成分起到非常关键的作用。植物的花期变异在物种、群体和个体水平上具有复杂的自然变异模式, 且不同植物的花期变异随全球环境变化而具有不同的变异趋势。植物个体之间通过传粉进行的基因交流需要功能性开花时间的一致或重叠, 而花期变异会导致群体之间或群体内部亚群体之间的基因流障碍和遗传分化, 并可能导致邻域或同域的物种形成。该文分析了植物花期变异与群体遗传分化的关系, 认为决定开花时间的基因在物种分化中可能起到关键的作用, 而对开花时间自然变异模式的研究对于揭示晚近分化快速辐射物种的进化模式具有重要意义。     

植物开花时间：自然变异与遗传分化

开花时间是植物的重要生活史性状。对模式植物的研究表明： 从感受内外环境信号开始到最终分化形成功能性花器官的过程涉及复杂的信号转导途径和调控网络; 开花时间受多种因子的调控, 而FT基因作为整合途径成分起到非常关键的作用。植物的花期变异在物种、群体和个体水平上具有复杂的自然变异模式, 且不同植物的花期变异随全球环境变化而具有不同的变异趋势。植物个体之间通过传粉进行的基因交流需要功能性开花时间的一致或重叠, 而花期变异会导致群体之间或群体内部亚群体之间的基因流障碍和遗传分化, 并可能导致邻域或同域的物种形成。该文分析了植物花期变异与群体遗传分化的关系, 认为决定开花时间的基因在物种分化中可能起到关键的作用, 而对开花时间自然变异模式的研究对于揭示晚近分化快速辐射物种的进化模式具有重要意义。     

蚜虫的表型可塑性及其遗传基础

表型可塑性(phenotypic plasticity)是有机体在适应生物或非生物环境时呈现不同表型的能力,并且有遗传基础。蚜虫是农林业的重要经济害虫,易受外部环境因素和自身遗传因素的影响而表现出表型的可塑性。本文综述了外部环境因素（如寄主植物、温度、光照、天敌等）的变异对蚜虫表型的影响。总体来说,蚜虫表型会因寄主植物的种类、品系以及发育阶段和营养状况的不同而有所差异; 温度变化对不同蚜虫种类的生殖力、生存力以及有翅蚜产生与否有极大影响。研究人员利用RAPD-PCR、微卫星等分子遗传标记确认寄主植物和温度是造成蚜虫种群遗传分化的重要因素。就内部因素而言,不同的蚜虫种类以及同一种蚜虫的不同克隆系在表型和遗传进化上也有不同程度的差异,在蚜虫受外界条件影响的不同虫态以及不同体色克隆系、不同生活周期的类群之间, 其生物学、生态学和遗传学都有所差异。分析上述各个因素对蚜虫表型可塑性的影响,对于蚜虫的生态进化研究和有效治理蚜害均有重要意义。本文在最后讨论了还有必要深入研究的诸多问题,如表观遗传调控,包括DNA甲基化、基因所在的核小体上的组蛋白的共价修饰和染色质重塑、siRNA介导的基因沉默以及微RNA（microRNA 或 miRNA）调控的基因表达变化等,又如有翅蚜的表型和遗传学研究,以及全球气候变化对蚜虫的生态进化的影响等问题。     

云南高山姬鼠头骨的几何形态学研究

表型可塑性是指同一基因型在不同环境条件下而产生多种不同表现型的反应能力。哺乳动物头骨形态的变化是在进化过程中出现的重要表型特征之一。云南省地势西高东低、海拔变化剧烈、是古北界寒带物种南迁,中南半岛热带物种北移的交汇地,自然环境的地带性和非地带性变化明显,栖息在该地区的动物为了适应多样的环境,可能出现不同的表型分化。高山姬鼠(Apodemus chevrieri)为我国特有种,主要分布在中国西南的横断山及其附近地区,是研究表型与生态适应之间关系的理想物种。为研究在云南特殊生态环境下物种的微进化,采用几何形态学的方法测量云南不同地区高山姬鼠头骨形态的变异,采用线粒体细胞色素b(Cytochrome b,Cyt b)基因和线粒体控制区(Mitochondrial control region,D-loop)探讨基因型的变化。结果显示:昆明种群与横断山种群(中甸、剑川、丽江)间发生了明显的形态变异和遗传分化,高山姬鼠头骨背面和腹面,横断山种群和滇中昆明种群很少重叠,这两个种群变异较大;但头骨的侧面和下颌侧面变异不明显。因此,分布于云南地区的高山姬鼠可能正处于生态物种形成的早期阶段。     

不同水陆生境下入侵种喜旱莲子草与土著种莲子草表型变异和细胞渗透势调节能力的比较研究

喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides(Mart.)Griseb.)能成功入侵不同水陆生境,而其同属近缘种莲子草(A.sessilis(Linn.)DC.)适于生长在潮湿的陆地环境中。为揭示两物种生态幅差异的机理及与其入侵潜力的关系,我们在模拟不同水陆生境的同质园环境下,比较了喜旱莲子草和莲子草的形态特征、细胞渗透势变异状况和细胞内溶质物质合成相关基因(蛋氨酸合成酶基因)的表达水平。结果表明:喜旱莲子草对环境变异更敏感,表型变异幅度更大,具有更有效的渗透势调节能力;蛋氨酸合成酶基因在喜旱莲子草进入水生环境的早期阶段表现出短暂上调的特殊表达趋势。这说明有效的细胞渗透势调节机制与喜旱莲子草对不同水陆生境的广泛适应性和较强的表型可塑性能力可能有关,从而帮助其在不同生境中成功入侵。     

克隆植物的表型可塑性与等级选择

表型可塑性是指生物个体生长发育过程中遭受不同环境条件作用时产生不同表型的能力。进化的发生有赖于自然选择对种群遗传可变性产生的效力以及各基因型的表型可塑性。有足够的证据说明表型可塑性的可遗传性,它实际上是进化改变的一个成分。一般通过优化模型、数量遗传模型和配子模型来研究表型可塑性的进化。植物的构型是相对固定的,并未完全抑制表型可塑性。克隆植物因其双构件性而具有更广泛的、具有重要生态适应意义的表型可塑性。构件性使克隆植物具有以分株为基本单位的等级结构,从而使克隆植物的表型选择也具有等级性。构件等级一般包含基株、克隆片段或分株系统以及分株3个典型水平。目前认为克隆植物的自然选择有两种模式,分别以等级选择模型和基因型选择模型表征。等级选择模型认为:不同的等级水平同时也是表型选择水平,环境对各水平具有作用,各水平之间也有相互作用,多重表型选择水平的净效应最终通过繁殖水平——分株传递到随后的世代中。基因型选择模型指出:克隆生长引起分株的遗传变异,并通过基株内分株间以及基株间的非随机交配引起种子库等位基因频率的改变,产生微进化。这两种选择模式均突出强调了分株水平在自然选择过程中的变异性以及在进化中的重要性,强调了克隆生长和种子繁殖对基株适合度的贡献。基因型选择模型包含等级选择模型的观点,是对等级选择模型的重要补充。克隆植物的表型可塑性表现在3个典型等级层次上,由于各层次对自然选择压力具有不同的反应,其表型变异程度一般表现出“分株层次>分株片段层次>基株层次”的等级性反应模式。很多证据表明,在构件有机体中构件具有最大的表型可塑性,植物的表型可塑性实际上是构件而非整个遗传个体的反应。这说明克隆植物的等级反应模式可能具有普适性。如果该反应模式同时还是构件等级中不同“个体”适应性可塑性反应的模式,那么可以预测:1)在克隆植物中,分株层次受到的自然选择强度也最大,并首先发生适应性可塑性变化,最终引起克隆植物微进化;2)由于较弱的有性繁殖能力,克隆植物在进化过程中的保守性可能大于非克隆植物。克隆植物等级反应模式的普适性亟待验证。     

鲤科鱼类胰岛素受体基因IRa和IRb酪氨酸激酶区CDS的分子变异和进化

胰岛素受体基因在调控细胞生长、分化和个体发育方面具有重要的生物学功能,研究基因功能区变异和分子进化对于理解鱼类不同物种之间胰岛素受体基因表达调控和个体尺寸控制具有重要意义.本研究在鲤科鱼类中选择37种代表性物种和5种鲤科外的鲤形目鱼类作为外类群,通过PCR扩增、克隆和测序,获得它们的IRa和IRbDNA序列,并提取CDS序列.分别基于IRa和IRb酪氨酸激酶区CDS序列,分析其分子变异和进化,以理解IR基因在鲤科鱼类中的基因分化特征.结果显示,采用UPGMA方法对IR基因家族构建的基因树中,鱼类IRa和IRb基因分别聚为单系群,说明鲤科鱼类IR基因复制后IRa和IRb基因分别进化为两类明显不同的基因.分子进化分析显示,基于IRa或IRb单个基因构建的鲤科鱼类MP树中各系群间进化速率无显著性差异,说明基因IRa在鲤科鱼类不同系群间受到相似的进化压力,基因IRb也是如此.尽管由IRa和IRbCDS推导出的酪氨酸激酶区氨基酸序列高度保守,但序列变异特征可清楚地显示该区中氨基酸序列的差异,蛋白质IRa和IRb酪氨酸激酶区中呈现出来的这种差异,预示着胰岛素受体IRa和IRb在信号传导中扮演不同的角色.