桃叶珊瑚属植物的叶绿体基因组结构特征及系统发育分析

为确定桃叶珊瑚属(Aucuba)植物叶绿体基因组的结构及其序列变异,揭示其属下种间亲缘关系,该研究对桃叶珊瑚(A. chinensis)、花叶青木(A. japonica var. variegata)等6种桃叶珊瑚属植物和丝缨花属植物黄杨叶丝缨花(Garrya buxifolia)进行二代测序,利用生物信息学软件对其叶绿体基因组序列进行组装和注释,并进行基本特征分析、序列比较以及系统发育分析。结果表明:(1)桃叶珊瑚属植物叶绿体基因组具典型的环状四分体结构,6条序列全长157 891～158 325 bp,均编码114个基因,包括80个蛋白质编码基因、30个tRNA基因和4个rRNA基因。(2)6种植物叶绿体基因组高频密码子数均为29个,偏好以A/U结尾,确定了这6条序列的最优密码子共100个,包含12个共有的最优密码子。(3)6条叶绿体基因组序列共检测到270条散在重复序列,133条串联重复序列以及412个SSR位点。(4)比较基因组学分析结果表明,该属植物叶绿体基因组序列高度保守。(5)从叶绿体基因组中筛选出10个高变片段。(6)系统发育分析结果显示支持桃叶珊瑚属为一个支持率较高的单系,与丝缨花属关系较近。该研究中的5种桃叶珊瑚属植物以及1种丝缨花属植物的叶绿体基因组均为首次测序组装,揭示了桃叶珊瑚属及其属下种间的系统发育关系,为桃叶珊瑚属植物的分类鉴定和系统发育提供了参考资料。     

白豆杉叶精油成分的研究与化学分类

白豆杉属Pseudotaxus Cheng属裸子植物红豆杉科Taxaceae。 该属仅有一种,即白 豆杉Pseudotaxus chienii(Cheng)Cheng。 关于红豆杉科在松柏类植物中应该占据什么 地位问题,一直持有不同意见。为此,作者从化学角度对红豆杉科各属有关植物化学成份进 行研究。我们曾报道白豆杉枝干中的一重要特征成份—铁杉树脂醇(tsugalacton,tsugare- sinol)(马忠武等1982)。为了获得更多的化学证据,我们又从白豆杉叶的精油中分离了38个 成份,鉴定了其中的33个成份。就其组成比看,其特点是柠檬烯、α-蒎烯和δ-3-蒈烯的总含 量占整个精油成份的1／3以上。这一精油成份的组成特征与红豆杉科榧属植物香榧Torreya grandis cv．‘Merrillii’ 树叶精油成份的组成特征(何关福等1986)是一致的。     

白豆杉属的染色体(简报)

白豆杉属(Pseudotaxus)是我国裸子植物特有属之一,属红豆杉科,该属仅有一种。由于红豆杉科在松柏目系统发育研究中的重要性,因此对白豆杉的染色体研究自然十     

从化学成分探讨白豆杉属的系统位置

白豆杉属Pseudotaxus隶属红豆杉科Taxaceae。该属仅一种,即白豆杉Pseudotaxus chienii(Cheng)Cheng,是我国特有单种属植物之一。关于白豆杉属的系统位置,多年来一直有不同的看法。笔者通过对白豆杉化学成分的研究结果与文献报道的红豆杉科各属植物中存在的生物碱、萜类、黄酮,木脂素、葸醌、甾体、芳香族化合物、精油及其它类成分对照分析,发现除一些基本的次生代谢产物,如甾体、芳香族化合物等有些相似外,其他成分的差别很大,白豆杉属植物中未发现在红豆杉属各种植物中广泛分布的紫杉烷和双共酮类化合物。又结合国外学者在植物的花粉形态、种子蛋白和针叶过氧化酶谱,以及一些特征成分,如双黄酮化合物在各属代表种中的分布等方面的研究结果和观点,对白豆杉属的系统位置进行了初步探讨,认为将其从红豆杉族中分出,单独成立白豆杉族Pseudotaxeae较为合适。     

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。     

扁果草叶绿体基因组特征分析

为探讨扁果草(Isopyrum anemonoides)叶绿体基因组特征及该属物种的系统发育关系,采用Illumina Hiseq高通量测序技术,对扁果草进行全基因组测序,组装、注释和完成扁果草叶绿体全基因组图谱绘制。结果显示,扁果草叶绿体全基因组总长161 034 bp,为典型的四分体结构,包含85个蛋白编码基因、37个转运RNA和8个核糖体RNA。共检测到44个散在重复序列和47个简单重复序列。此外,扁果草叶绿体基因组中共包含53 678个密码子,其中编码亮氨酸的密码子最多(5 251个),编码色氨酸的密码子最少(712个)。共线性分析结果显示,扁果草与近缘种叶绿体基因组中不存在倒位或重排现象。系统发育分析表明,扁果草并未与该属的东北扁果草(I.manshuricum)聚在一个分支上,而是与假耧斗菜(Paraquilegia microphylla)有很近的亲缘关系。本研究为开展后续的扁果草属物种鉴定、系统发育研究提供基础资料。     

红豆杉科及相关类群rbc L基因PCR-RFLP分析

运用RFLP方法对红豆杉科及相关类群14种植物叶绿体rbcL基因PCR产物进行限制酶酶切分析,共获29个酶切变异位点。采用PHYLIP 软件包对限制位点变异数据进行极大简约法分析得到18个步长为6的最简约树并求得一致树,结果显示：（1）红豆杉科和三尖杉科属单系群;(2) 穗花杉属Amentotaxus以置于红豆杉科内为宜,不支持将穗花杉属独立成科的处理方式;(3)白豆杉应为红豆杉科内一个属Pseudotaxus;(4) 三尖杉属内篦子三尖杉地位特殊,可设篦子三尖杉组;(5) 不赞同将竹柏类从罗汉松属中分离出去成立新科;(6) 红豆杉科、三尖杉科和罗汉松科三者间,前两者的关系更为接近。     

红边龙血树叶绿体基因组特征及其系统发育分析

红边龙血树(Dracaena marginata)是一种在全球广泛种植的龙血树属园艺植物,具有较高的观赏价值和药用价值。本研究首次利用高通量测序技术对红边龙血树叶片进行全基因组测序,组装得到完整的叶绿体基因组序列,并进行注释、序列特征比较和系统发育分析。结果表明,红边龙血树叶绿体基因组包含一个典型的四分体结构,长度为154926 bp,是目前已报道的龙血树属中叶绿体基因组最小的物种;共拥有132个基因,包含86个编码蛋白基因、38个转运RNA基因和8个核糖体RNA基因;密码子偏好性分析发现存在偏好使用A/U碱基结尾的现象,整体上密码子偏好性较低;共鉴定出46个简单重复序列位点和54个长重复序列,分别在大单拷贝区与反向重复区有最大检出率;种间边界分析发现边界区域基因存在相对位置差异,扩张收缩情况总体较为相似;与近缘种进行系统发育分析,红边龙血树与细枝龙血树聚为一类,关系最近,符合形态学分类特征。对红边龙血树叶绿体基因组的解析为龙血树属植物的物种鉴定、遗传多样性和叶绿体转基因工程等提供了重要数据基础。     

红豆杉科及相关类群rbcL基因PCR—RFLP分析

运用RFLP方法对红豆杉科及相关类群14种植物叶绿体rbcL基因PCR产物进行限制酶酶切分析,共获29个酶切变异位点。采用PHYLIP软件包对限制位点变异数据进行极大简约法分析得到18个步长为6的最简约树并求得一致树,结果显示：⑴红豆杉科和三尖杉科属单系群;⑵穗花杉属Amentotaxus以置于红豆杉科内为宜,不支持将穗花杉属独立成科的处理方式;⑶白豆杉应为红豆杉科内一个属Pseudotaxus;⑷三尖杉属内篦子三尖杉地位特殊,可设篦子三尖杉组;⑸不赞同将竹柏类从罗汉松属中分离出去成立新科;⑹红豆杉科、三尖杉科和罗汉松科三者间,前两者的关系更为接近。     

红锥叶绿体基因组特征及系统发育分析

为确定红锥(Castanopsis hystrix)叶绿体基因组的结构组成情况,判定其在锥属中的进化位置及与同锥属叶绿体基因组的区别,为锥属物种鉴定、遗传多样性分析和资源保护提供相关依据。使用Illumina HiSeq 2500测序平台对红锥叶绿体基因组进行测序,通过生物信息学分析方法进行序列组装、注释和特征分析,并利用R、Python、MISA、CodonW和MEGA 6等生物信息学软件对其基因组结构和数目、密码子偏好性、序列重复、简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)位点和系统发育进行分析。结果表明红锥叶绿体基因组大小为153754 bp,呈现四分体结构;共拥有130个基因,包含85个编码基因、37个tRNA基因和8个rRNA基因;通过密码子偏好性分析,平均有效密码子数为55.5,说明其密码子随机性强、偏好性低;通过SSR及长重复片段分析,检测到45个重复序列及111个SSR位点;与近缘种比较,发现其叶绿体基因组序列高度保守,尤其蛋白质编码序列相似度极高;此外,系统发育分析发现红锥与海南锥聚为一支,关系密切。本研究得到了红锥的叶绿体基因组基本情况与系统发育位置,为红锥的物种辨别、天然种群遗传多样性与功能基因组学提供前期研究铺垫。     

红豆杉科、三尖杉科和罗汉松科植物叶片结构的比较观察

扫描电镜和光镜下的叶表皮特征以及叶片解剖结构的研究结果,支持在红豆杉科内建立白豆杉属的处理方式;赞同在三尖杉属内建立篦子三尖杉组,叶片解剖结构方面,三尖杉科和红豆杉科的穗花杉属的相似之处颇多。而叶表皮形态特征方面又表现为三尖杉科和罗汉松科更加接近。反映了出了红豆杉科、三尖杉科和罗汉松科之间的密切而又复杂的系统关系。     

红豆杉科植物RAPD分析及其系统学意义

利用随机扩增多态性ＤＮＡ（ＲＡＰＤ）技术分析了红豆杉科（Ｔａｘａｃｅａｅ）红豆杉属（Ｔａｘｕｓ）、白豆杉属（Ｐｓｅｕｄｏｔａｘｕｓ）、穗花杉属（Ａｍｅｎｔｏｔａｘｕｓ）和榧树属（Ｔｏｒｒｅｙａ）的６种植物：红豆杉（Ｔａｘｕｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ （Ｐｉｌｇｅｒ）Ｒｅｈｄ）、南方红豆杉（Ｔａｘｕｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ ｖａｒ．ｍａｉｒｅｉ（Ｌｅｍｅｅ ｅｔＬｅｖｌ．）Ｃｈｅｎｇ ｅｔＭａｉｒｅＹｅｗ     

Study on Essential Oil Composition in Leaves of Pseudotaxus chienii (Cheng) Cheng and Its Chemotaxonomy

The chemical components of different genera and species of Taxaceae have been analyzed in order to provide data for discussion of the systematic position of this family. A characteristic component tsugalacton (or tsugaresinol) from trunk of Pseudotaxus chienii (Cheng) Cheng has been reported in our previous paper. The present paper deals with our preliminary study on essential oil composition of leaves in the same species. Thirt-eight components have been isolated and 33 of them have been identified. Three of them, limonene, α-pinene, and δ-3-carene, are the main ones, with their contents being more than 1/3 in the total essential oil. This characteristic of the essential oil composition from leaves of Pseu- dotaxus chienii resembles to that of Torreya grandis cv. ‘Merrillii’.     

Chloroplast matK gene phylogeny of Taxaceae and Cephalotaxaceae,with additional reference to the systematic position of Nageia

Reported in the present paper is a robust chloroplast matK gene phylogeny of Taxaceae, Cephalotaxaceae and Podocarpaceae represented by 10 species of seven genera, with three species of the Pinaceae as outgroups. The matk length of the 13 species ranges from 1488 bp to 1548 bp, which results from indels, in particular, 1-bp(base pair) insertion near the 3’ end of the gene in some groups. A 27 bp deletion was found at the nucleotide position 213 from the 5’ end of the matk gene of Pseudotaxus chienii. The aligned sequences used in PAUP and MEGA analyses were 1568 bp and 1494 bp respectively. In the matK gene, the rates of variation at the first, second and third codon positions are similar although the mean frequency of synonymous substitution is approximately twice as high as that of nonsynonymous substitution. Branch-and-Bound search found only one most parsimonious tree (tree length = 895, CI = 0.850, RI = 0. 876), in which all clades were strongly supported by bootstrap test. According to the tree, Taxaceae and Cephalotaxaceae are monophyletic groups, and the sister group relationship between the two families was confirmed. Taxus is closely related to Pseudotaxus while Torreya is the sister group of Amentotaxus. In addition, the close relationship between Nageia and Podocarpus was resolved. The present study supports the generic status of Pseudotaxus and Amentotaxus in point of cladistic analysis and genetic distance, but contra-dicts the establishment of the family Nageiaceae.     

Biochemical Systematics of Gymnosperms (3)—On the Systematic Position of Tax aceae from Their Seed Protein Peptides and Needle Peroxidases

The major peptides in the seed of Taxus and Pseudotaxus have molecular weight about 31, 22 and 20 kilodaltons (Kd) shown by SDS polyacrylamide gel electrophoresis. The seed protein peptides of Cephalotaxus is very similar to those of Taxus and Pseudotaxus except a few bands of high molecular weight. Some considerable differences in peptide pattern exist between Amentotaxus and the three genera cited above. The former has a new major peptide, 33K, but lacks 22 K. The seed of Torreya does not contain peptide 44 K, although Torreya and Amentotaxus have many bands in common. To a certain extent, the seed protein peptides of Podocarpus nagi are similar to those of the above taxa. A great range of divergency in needle peroxidases among different genera of Taxaceae has been observed by using electrophoresis, while the zymogram of Cephalotaxus is somewhat similar to that of Taxus. Two series of protein data demonstrate, that there is an evolutionary tendency from Taxus to Torreya through Pseudotaxus and Amentotaxus within Taxaceae. And the Taxaceae is closely related to Cephalotaxus by way of Taxus. The systematic positionof the Taxaceae, therefore, should be placed under the Coniferales.     

Studies on the Chemical Constituents of the Leaves of WTBX]Pseudotaxus chienii (Cheng) Cheng

Fourteen compounds were isolated from the leaves of Pseudotaxus chienii (Cheng) Cheng which is uniquely indigenous to China, and their structures were identified mainly by spectrum analyses. Among them, 13 known compounds were determined as: 2-guaiacylpropane-1, 3-diol (1), vanillic acid (2), 3-methoxy-4-hydroxy cinnamic acid (3). 3. 5-dimethoxy-phenol (4), taxicatin (5), 5-oxymaltol (6), quercetin-3-rhamnoside (7), (±)-catechin (8), ecdysterone (9), β-sitosterol (10), D-glucose (11), (±)-10-nonacosanol (12) and octacosanoic acid (13). All these compounds butβ-sitosterol were isolated from this plant for the first time. Compounds 1 and 6 have never been reported in plant kingdom. Another compound was tentatively established as a new compound, named pseudotaxlactone (14).     

部分裸子植物叶片总蛋白分析

采用ＳＤＳ－ ＰＡＧＥ 技术, 分析了红豆杉科（Ｔａｘａｃｅａｅ） 植物南方红豆杉（ Ｔａｘｕｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓｖａｒ－ ｍａｉｒｅｉ （Ｌｅｍｅｅ ｅｔ Ｌｅｖｌ－） Ｃｈｅｎｇ ｅｔ Ｌ－Ｋ－Ｆｕ） 、穗花杉（ Ａｍｅｎｔｏｔａｘｕｓ ａｒｇｏｔａｅｎｉａ （Ｈａｎｃｅ） Ｐｉｌ ｇｅｒ） 、云南穗花杉（ Ａ－ ｙｕｎｎａｎｅｎｓｉｓ Ｌｉ） 、白豆杉（ Ｐｓｅｕｄｏｔａｘｕｓｃｈｉｅｎｉｉ（Ｃｈｅｎｇ） Ｃｈｅｎｇ） 以及三尖杉科（Ｃｅｐｈａｌｏｔａｘａｃｅａｅ） 、植物三尖杉（ Ｃｅｐｈａｌｏｔａｘｕｓ ｆｏｒｔｕｎｅｉ Ｈｏｏｋ－ｆ－） 、粗榧（ Ｃ－ｓｉｎｅｎｓｉｓ （Ｒｅｈｄ－ｅｔＷｉｌｓ－） Ｌｉ） 、海南粗榧（ Ｃ－ｈａｉｎａｎｅｎｓｉｓ Ｌｉ） 、篦子三尖杉（ Ｃ－ｏｌｉｖｅｒｉ Ｍａｓｔ－） 和罗汉松科（Ｐｏｄｏｃａｒｐａｃｅａｅ） 、植 物罗汉松 （ Ｐｏｄｏｃａｒｐｕｓ ｍａｃｒｏｐｈｙｌｌｕｓ （ Ｔｈｕｎｂ－ ） Ｄ－Ｄｏｎ） 、鸡毛 松（ Ｐ－ｉｍｂｒｉｃａｔｕｓ Ｂｌ－） 、竹柏（ Ｐ－ ｎａｇｉ（Ｔｈｕｎｂ－） Ｚｏｌｌ） 、陆均松（ Ｄａｃｒｙｄｉｕｍ ｐｉｅｒｒｅｉ Ｈｉｃｋｅｌ） 共１２ 种植物的叶片蛋白, 在蛋白质水平上采用     

白豆杉的核型和性染色体的研究

白豆杉pseudotaxus chienii(Cheng)Cheng是我国裸子植物特有属之一,雌雄异常,根尖 细胞染色体分析表明：雌株有一对异形性染色体,异配性别,属ZW型;雄株是同配性别,属ZZ型,雌株的型为2n=2x=24=22m(2SAT ZW) 2T,雄株的核型为2n=2x=24=22m(2SAT ZZ) 2T。Giemsa C-带,显示,Z染色体长短臂均具端带,W染色体不显带。     

部分裸子植物假种皮微形态特征及其分类学意义

应用扫描电镜对红豆杉科、三尖杉科和罗汉松科植物假种皮的微形态特征进行了研究,结果表明：可以把红豆杉科植物分为两类,即具规则型网状纹饰的红豆杉属和具无规则型网状纹饰的白豆杉属、穗花杉属和榧树属。在后三属中,穗花杉属的穗花杉和白豆杉属的纹饰特征更为相近,同属厚网脊亚型。而云南穗花杉和榧树属的特征相近,属薄网脊亚型。假种皮表面纹饰特征显示不宜将红豆杉（T．chinensis）再分为两个独立的种,认为设立红豆杉和变种南方红豆杉（T．chinensisvar.mairei）的处理方式更加合理。三尖杉科（属）蓖子三尖杉（C．oliveri）假种皮纹饰的网脊、网底分化程度、细胞大小、单位面积细胞数和本届的其它植物差异很大,为建立蓖子三尖杉组提供了进一步的佐证。假种皮的微形态特征还支持把宽叶粗榧（C.sinensisvar.latifolia）上升为种C．latifolia的观点。罗汉松科假种皮纹饰类型的观察结果表明罗汉松属和陆均松属是自然分类群。尽管罗汉松属竹相组假种皮纹饰的网脊变异范围相对较大,但是变异范围仍在属内,不支持将其独立为新科的观点。假种皮的表面纹饰特征还表明三尖杉科和红豆杉科之间的联系密切。