云南山茶(Camellia reticulata) nrDNA ITS序列多态性分析

对云南山茶 (Camellia reticulata) 8个品种的核核糖体DNA内转录间隔区(nrDNA ITS)进行克隆测序,将获得的ITS序列进行GC含量、 5.8S区二级结构的稳定性、替代模式、核苷酸多样性及系统发育关系的相关分析.实验结果显示,云南山茶8个品种的ITS序列存在丰富的基因组内多态性,同时包含中性进化的假基因,表明其ITS序列逃离了一致性进化.云南山茶ITS序列多态性的原因可能来自广泛的种间杂交,以及rDNA位点在基因组中有不确定的物理位置.ITS假基因为品种的物种形成研究提供了更全面的遗传证据,同时也提示了利用ITS假基因进行系统发育分析可能会对其真实的系统关系造成影响.     

四个DNA片段在山茶属分子系统学研究中的应用

选取山茶属14个组中的10组21种植物对目前常用于属内种间的4个DNA片段（ITS、waxy、trnL-F、rpL16）进行序列测定。结果表明：（1）来自叶绿体基因组的2个片段（trnL-F、rpL16）其PCR扩增和测序都很容易,但两者的进化速率都非常慢,序列矩阵只有很少信息位点（trnL-F含9个,rpL16为20个）,不能提供必要的系统发育信息。（2）来自核基因组的ITS片段其PCR产物比较容易获得,但其序列的测定存在较多问题。（3）waxy是来自核基因组的另一个片段,其PCR扩增因受模板DNA的数量和质量的影响很大而有一定难度,但其进化速率较快,序列矩阵具有较多信息位点（92个）,并且在山茶属是单拷贝,这对于解决山茶属这类具有许多近缘物种的类群的系统关系有重要价值。基于tsnL-F、rpL16和waxy三组数据所建分子系统树支持山茶属为一单系,但属下系统由于取样等原因有待进一步研究。     

四照花亚属的nrDNA ITS致同进化不完全

四照花亚属(Cornus subg.Syncarpea)隶属于山茱萸科山茱萸属(Cornus),我国该亚属共有5种8亚种。为探讨四照花亚属nrDNA ITS序列的致同进化不完全现象及假基因产生的可能原因,分析了该亚属4种(每种1~2个居群)共21个个体的nrDNA ITS序列。结果表明,这些类群的nrDNA ITS存在多态性,通过分析这些nrDNA ITS克隆序列的G+C含量、5.8S保守基序和二级结构最小自由能,推测其可能存在假基因。系统发育研究结果显示所有nrDNA ITS序列分成5个分支,同一个体的不同拷贝被分别置于两个甚至多个分支中,且不同分支显示了不同种间关系。四照花亚属物种个体内部存在nrDNA ITS不完全致同进化,可能归咎于不完全的世系分选(incomplete lineage sorting)、种间杂交或多倍化等进化事件,从而导致基因组内nrITS区序列出现多态性,同时也导致难以通过外部形态来划分亚属内种间界限。     

基于核rDNA的ITS序列在种子植物系统发育研究中的应用

种子植物核rDNA是高度重复的串联序列,由于同步进化的力量．大多数物种中这些重复单位间已发生纯合或接近纯合。5．8S rDNA把核rDNA的内转录间隔区分为ITS1和ITS2两部分．在被子植物中ITS1的长度为165～298bp,ITS2的长度为177～266bp,而在裸子植物中ITS片段较长。且其长度变化主要由ITS1的长度变异所致。可对这两个片段PCR产物进行直接测序或克隆测序。由于ITS序列变异较快．能够提供较丰富的变异位点和信息位点,已成为被子植物较低分类阶元的系统发育和分类研究中的重要分子标记,为探讨多倍体复合体网状进化关系,异源多倍体的起源提供了重要的系统学信息．但它一般不适合科以上水平的系统学研究。裸子植物中ITS片段较长,重复序列间的纯合程度不同,测序比较困难．因此对探讨裸子植物系统发育和分类受到了一定的限制,但近年来有所发展。     

地黄属植物的DNA条形码研究

地黄属(Rehmannia)为玄参科(Scrophulariaceae)药用植物,广泛分布于中国中东部及北部地区。由于地黄属植物经历了快速成种,导致其属内物种间形态性状差异较小,运用传统的形态学分类方法已难以准确地鉴定物种,近年来迅速发展起来的DNA条形码技术为快速、准确地鉴别物种提供了新思路。本研究选用3个叶绿体DNA非编码区片段(trn L-trn F、trn M-trn V和trn S-trn G)及核基因ITS片段,运用PWG-distance和TreeBuilding两种方法对地黄属5个物种75个个体进行了DNA条形码分析。结果表明:单个叶绿体DNA片段或核基因ITS片段对地黄属物种的鉴别率较低(0%~20%),组合的叶绿体DNA片段分辨能力虽然高于单个DNA片段,但并不能将地黄属5个物种完全区分开;trn S-trn G+ITS片段组合的分辨率可达100%,能够将地黄属5个物种准确区分,与所有叶绿体DNA片段和核基因ITS片段组合(trn L-trn F+trn M-trn V+trn S-trn G+ITS)的辨别率相同,因此推荐trn S-trn G+ITS作为地黄属植物的标准条形码。此外,利用DNA条形码鉴别物种时,可采用叶绿体DNA片段和核DNA片段组合的方法来提高物种鉴定的成功率。     

中国秋海棠属 (秋海棠科) 植物的DNA条形码评价

秋海棠属植物种类繁多,形态变异多样,导致种类的系统放置混乱,近缘种类鉴定困难。利用DNA条形码实现物种快速准确的鉴定技术具有不受形态特征约束的优势,为秋海棠属植物的分类鉴定提供了新的方法。本研究选择4个DNA条形码候选片段（rbcL,matK,trnH psbA,ITS）对中国秋海棠属26种136个个体进行了分析。结果显示：叶绿体基因rbcL,matK和trnH psbA种内和种间变异小,对秋海棠属植物的鉴别能力有限;ITS/ITS2种内和种间变异大,在本研究中物种正确鉴定率达到100%/96%,可考虑作为秋海棠属DNA条形码鉴定的候选片段。研究结果支持中国植物条形码研究组建议将核基因ITS/ITS2纳入种子植物DNA条形码核心片段中的观点。     

中国秋海棠属（秋海棠科）植物的DNA条形码评价

秋海棠属植物种类繁多,形态变异多样,导致种类的系统放置混乱,近缘种类鉴定困难。利用DNA条形码实现物种快速准确的鉴定技术具有不受形态特征约束的优势,为秋海棠属植物的分类鉴定提供了新的方法。本研究选择4个DNA条形码候选片段（rbcL,matK,trnH-psbA,ITS）对中国秋海棠属26种136个个体进行了分析。结果显示：叶绿体基因rbcL,matK和trnH-psbA种内和种间变异小,对秋海棠属植物的鉴别能力有限：ITS／ITS2种内和种间变异大,在本研究中物种正确鉴定率达到100％／96％,可考虑作为秋海棠属DNA条形码鉴定的候选片段。研究结果支持中国植物条形码研究组建议将核基因ITS／ITS2纳人种子植物DNA条形码核心片段中的观点。     

ITS假基因对栎属系统学研究的影响及其对分子系统学研究的启示

核糖体rDNA ITS是被子植物系统发育研究中应用最广泛的分子标记之一。以前人们认为同一物种中的ITS序列因致同进化而使不同拷贝高度一致,在分子系统学研究中常以ITS1-5.8S-ITS2序列作为构建系统进化树的基础。近年来,在对一些被子植物的研究中发现这段序列在同一物种中具有多态性,有些拷贝中的5．8S区不具编码功能,人们把含有不具编码功能5．8S区的ITS1-5．8S-ITS2序列定义为ITS假基因序列,它对同源基因致同进化的假设形成了新的挑战。在诸多应用ITS序列重建系统进化关系的研究中,栎属系统学研究因ITS假基因的发现而倍受关注。本文以栎属为例回顾了ITS假基因的发现过程,分析了其对该属系统学研究的影响,为分子生物学在植物系统进化研究中的应用提供一些新的参考。     

中间偃麦草(Thinopyrum intermedium)18S-5.8S-26S rDNA位点在染色体上的分布及对其核ITS序列异质性的分析(英文)

中间偃麦草(Thinopyrum intermedium(Host)Barkworth et Dewey)是禾本科小麦族植物中的一个异源六倍体物种,是重要的牧草植物,在小麦的抗病育种中发挥了重要作用。利用荧光原位杂交(FISH)技术,在体细胞中期染色体上,对18S-5.8S-26S rDNA位点进行了物理定位,发现该物种有3～4对染色体携带18S-5.8S-26S rDNA主位点。结合基因组原位杂交(GISH)分析,证明中间偃麦草的St基因组中有一对同源染色体短臂末端携带一个主位点,其余2～3对主位点位于E基因组染色体上。对不同来源的材料研究表明:18S-5.8S-26S rDNA位点的数目(包括主位点和小位点)、位置、拷贝数在不同收集材料之间的差异较大,甚至在同一个体的不同细胞中也存在差异。讨论了rDNA物理作图数据在分析系统发育问题中的局限性。结合中间偃麦草的三个可能的二倍体基因组供体(Th.bessarabicum、Th. elongatum和Pseudoroegneria stipifolia)rDNA位点分析的结果,对中间偃麦草进化过程中rDNA位点的变化进行了分析,同时,对其中一份材料的核ITS序列进行了克隆、测序和系统发育分析,发现在中间偃麦草中,ITS序列具有很高的异质性。     

中间偃麦草(Thinopyrum intermedium)18S-5.8S-26S rDNA位点在染色体上的分布及对其核ITS序列异质性的分析

中间偃麦草(Thinopyrum intermedium(Host)Barkworth et Dewey)是禾本科小麦族植物中的一个异源六倍体物种,是重要的牧草植物,在小麦的抗病育种中发挥了重要作用.利用荧光原位杂交(FISH)技术,在体细胞中期染色体上,对18S-5.8S-26S rDNA位点进行了物理定位,发现该物种有3～4对染色体携带18S-5.8S-26S rDNA主位点.结合基因组原位杂交(GISH)分析,证明中间偃麦草的St基因组中有一对同源染色体短臂末端携带一个主位点,其余2～3对主位点位于E基因组染色体上.对不同来源的材料研究表明:18S-5.8S-26S rDNA位点的数目(包括主位点和小位点)、位置、拷贝数在不同收集材料之间的差异较大,甚至在同一个体的不同细胞中也存在差异.讨论了rDNA物理作图数据在分析系统发育问题中的局限性.结合中间偃麦草的三个可能的二倍体基因组供体(Th.bessarabicum、Th.elongatum和Pseudoroegneria stipifolia)rDNA位点分析的结果,对中间偃麦草进化过程中rDNA位点的变化进行了分析,同时,对其中一份材料的核ITS序列进行了克隆、测序和系统发育分析,发现在中间偃麦草中,ITS序列具有很高的异质性.     

核rDNA的ITS序列在被子植物系统与进化研究中的应用

被子植物与其它高等真核生物相似,核rDNA是高度重复的串联序列。由于同步进化的力量,绝 大多数物种中这些重复单位间已发生纯合或接近纯合。核rDNA的内转录间隔区(ITS)包含被5.8S rDNA所分隔的ITS1和ITS2两个片段,ITSl的长度为187～298bp,ITS2为187～252bp,经PCR扩 增后可以方便地对这两个片段进行直接测序或克隆测序。ITS序列变异较快,可以提供较丰富的变异 位点和信息位点,已证实它是研究许多被子植物类群系统与进化的重要分子标记,不仅可用于解决科、 亚科、族、属、组内的系统发育和分类问题,而且可用于重建多倍体复合体的网状进化关系,探讨异源多倍体的起源过程,然而,正是由于ITS序列变异较快,它一般不适于科以上水平的系统发育研究。     

基于叶绿体DNA ndhA和nrDNA ITS序列变异分析栽培柿及其近缘种亲缘关系

以柿属植物（Diospyros spp.）中与柿近缘的8种共30个基因型为试材,进行核糖体DNA(nrDNA)内转录间隔区（ITS）和叶绿体DNA ndhA序列变异分析,并通过软件计算两个序列及合并后的进化模型,依据进化模型采用ML法(maximum likelihood method)分析进化关系。为进一步弄清柿属植物种间亲缘关系和供试柿（Diospyros kaki Thunb.）种内分子差异提供了理论依据。结果表明：（1）ndhA序列长度变异范围在1 492~1 511,14个信息位点;ITS序列长度变异范围在660~761,56个信息位点。ITS、ndhA和ndhA+ITS（ndhA和ITS合并）最适碱基进化模型分别为（TrN+I+G）、（F81+I）和（GTR+I+G）。综合ITS和ndhA序列分析表明：柿与油柿和云南野毛柿亲缘关系最近,与美洲柿和乌柿最远。（2）21份柿品种材料的ITS长度均为730,包括4个变异位点,据此4个变异位点对供试柿种内21个品种进行聚类分析。研究认为,ndhA和ITS能较清楚解释了柿与其近缘种间的亲缘关系,并通过柿品种ITS的差异位点分析鉴别出栽培柿种内的差异。     

新疆石竹属野生种核糖体DNA的ITS序列与亲缘关系

新疆是我国石竹属植物分布和分化中心,种质资源丰富。通过采用PCR直接测序法,对新疆石竹属（Dianthus)植物野生种共8个种及外类群（Lychnis coronata Thunb)rDNA的ITS区（包括ITS－1,5.8S,rDNA和ITS－2）进行序列测定。研究结果说明,新疆石生属植物的ITS序列总长度为617－621bp,长度变异较小,仅相差4bp,种间序列同源性很高,达97．6％－99．8％,外类群的序列同源性为80％左右。ITS区序列在石竹属内是相当保守的,石竹属物种间序列变异位点基本上是转移多于颠换,且转移率较高,转换／颠换率为1．0－3．0。系统地位和亲缘关系分析表明分布于中国的石竹属植物3个组即齿瓣组（sect.Barbulatum Williams)和石竹组（sect.Dianthus),遂瓣组（sect.Fimbriatum Williams)的亲缘关系较远,而sect.Dianthus与sect.Fimbriatum Williams的亲缘关系较近。ITS系统发育树揭示了石竹组起源早于遂瓣组和齿瓣组,其结果与传统形态学论述存在很大差异。     

PCR产物直接测序还是克隆测序 密叶杉属rDNA ITS序列的测定方法

通过PCR产物直接测序和克隆测序对三种密叶杉属（Athrotaxis）植物rDNA内转录间隔区(ITS)及5.8 S rDNA序列进行了测定与分析。实验表明A. selaginoides rDNA重复序列间的纯合程度很高, 对PCR产物直接测序就可以测定其ITS区序列。而A. laxifolia、A. cupressoides的ITS1重复序列间的纯合程度较低,各重复单位间序列存在插入/缺失,只有对PCR产物进行克隆测序才能确定其序列。A. laxifolia、A. cupressoides的ITS2区尽管也存在 多态性,但不同重复序列的浓度比较平均,对PCR产物直接测序就可确定重复序列间的变异情况。本实验表明尽管是同一属的三种植物,但其rDNA重复序列间的纯合程度不同,同一植物ITS的不同区域,其重复序列间的纯合程度也不同,针对不同的ITS片段可采用不同的方法以测定其序列。     

ITS 假基因对栎属系统学研究的影响及其对分子系统学研究的启示*

核糖体rDNA ITS 是被子植物系统发育研究中应用最广泛的分子标记之一。以前人们认为同一物种
中的ITS 序列因致同进化而使不同拷贝高度一致, 在分子系统学研究中常以ITS1- 518S- ITS2 序列作为构建
系统进化树的基础。近年来, 在对一些被子植物的研究中发现这段序列在同一物种中具有多态性, 有些拷
贝中的518S 区不具编码功能, 人们把含有不具编码功能518S 区的ITS1-51 8S- ITS2 序列定义为ITS 假基因序
列, 它对同源基因致同进化的假设形成了新的挑战。在诸多应用ITS 序列重建系统进化关系的研究中, 栎
属系统学研究因ITS 假基因的发现而倍受关注。本文以栎属为例回顾了ITS 假基因的发现过程, 分析了其
对该属系统学研究的影响, 为分子生物学在植物系统进化研究中的应用提供一些新的参考。     

山羊草属异源多倍体物种核rDNA ITS区的进化

本文测定了山羊草属Aegilops 3个组中异源多倍体物种的核rDNA ITS区序列,并用邻接法进行了聚类分析。结果表明,多倍体物种的ITS区序列长度为559∽606bp,其中ITS1、ITS2分别有变异位点51、42个,且存在多态位点。多倍体种均与各自的某一祖先种构成稳定分支,说明在杂交-多倍化后,这些多倍体的ITS区在同步进化的作用下已向着其某一祖先种的ITS区进化。对于sect．Vertebrata的异源多倍体物种来说,其ITS区主要向其祖先种Ae．umbellulata(UU)的ITS区进化,这与山羊草属的细胞遗传学研究结果基本一致。在sect．Cylindropyrum和sect．Polyeides中,Ae．cylindrica(CCDD)朝着Ae．caudata (CC)进化;Ae．ventricosa(DDMvMv)朝着Ae．comosa(MM)进化;Ae．vavilovii(DDMMSS)朝着Ae．crassa (DDMM)进化。     

SSR分子标记在山茶属观赏资源遗传多样性研究中的应用

采用微卫星(SSR)分子标记的方法,利用20对SSR引物对33份山茶属资源(含种和品种)的DNA样品进行了PCR扩增,从中筛选出10对扩增效果较好的SSR引物,并对33份资源进行了遗传多样性分析。结果显示:10对引物在33个植物材料中共检测出123个等位基因,每个SSR位点的等位基因数为3~22个,SSR2引物检测到的等位基因数量最多,达22个,平均每对引物含有12.3个等位基因,平均多态性信息量为0.74,变化范围为0.06~0.96。利用遗传距离矩阵按UPGMA方法进行聚类,结果表明33份植物材料可分为9个分支,很好的区分了品种间的亲缘关系,可为杂交育种的组合选择提供理论基础。不同花型的山茶属植物在10个微卫星位点上共发现42个特异等位基因,可能与不同的花型性状有关。     

山茶属植物核型研究进展

本文收集整理了目前已发表的山茶属植物的核型资料。按张宏达的分类系统,本文共收录了94种（含15变种）的核型和29种（含4变种）的染色体数目。分析表明,山茶属植物染色体基数稳定X＝15,核型多为2A或2B型,核型的进化规律符合Stebbins提出的从对称向不对称方向进化的理论。山茶属植物的核型存在杂合性和多态性。本文中作者提供15种的核型,其中2种的核型为首次报道。     

蒟蒻薯属 (薯蓣科) 植物DNA条形码研究

蒟蒻薯属（Tacca）植物种间在形态上差别不大,导致分类上存在一定的困难。DNA条形码是一种利用短的DNA标准片段来鉴别和发现物种的方法。本研究利用核基因ITS片段和叶绿体基因trnH psbA, rbcL, matK片段对蒟蒻薯属6个种的DNA条形码进行研究,对4个DNA片段可用性,种内种间变异,barcode gap进行了分析,采用Tree based和BBA两种方法比较不同序列的鉴定能力。结果显示：单片段ITS正确鉴定率最高,片段组合rbcL+matK正确鉴定率最高。支持CBOL植物工作组推荐的条码组合rbcL+matK可作为蒟蒻薯属物种鉴定的标准条码,建议ITS片段作为候选条码。丝须蒟蒻薯Tacca integrifolia采自西藏的居群与马来西亚居群形成了2个不同的遗传分支,且两者在形态上也存在一定的差异,很可能是一个新种。     

樟属植物ITS序列多态性分析

对樟科樟属(Cinnamomum Schaeffer) 17个代表样本的核糖体DNA内转录间隔区(nrDNA ITS)进行克隆测序。对获得的87条不同ITS序列的长度变异、GC含量、5.8S区二级结构的稳定性、遗传距离、进化模式以及系统发育关系进行了相关分析。研究结果显示, ITS序列在樟属植物内存在明显的多态性, 87条序列中的22条序列被鉴定为假基因序列, 其余65条序列为功能基因序列; 假基因序列采用中性进化模式, 变异明显大于功能序列。ITS序列在樟属植物中出现一致性进化不完全和假基因现象也可能发生在樟科其它类群中, 这可能是导致樟科植物ITS序列直接测序方式成功率低的重要原因。