毛柄短肠蕨红/蓝光嵌合光受体基因的克隆和蛋白质结构分析

Phytochrome 3 (PHY3) 是一种特殊的既能吸收红光/远红光又能吸收蓝光的嵌合光受体, 一些隐花植物利用 PHY3 提高在弱光环境下的光敏感性。但是, 有关植物嵌合光受体的序列信息极为匮乏。文章采用反向 PCR 法分离了蕨类植物毛柄短肠蕨红/蓝光嵌合光受体编码基因的全长序列。序列分析表明: 该基因没有内含子, 仅包含一个长度为 4 278 bp 的开放阅读框, 与铁线蕨 PHY3 的核苷酸序列具有 80％以上的一致性。该基因编码一个 1 425个氨基酸组成的蛋白质, 预测分子量为 157 kDa, 理论等电点 (pI) 为 6.29。结构分析表明, PHY3是由光敏色素和向光色素蛋白融合而成, 其 N 端序列与光敏色素 N 端序列类似, 包括 PAS、GAF 和 PHY 结构域, 负责结合吸收红光/远红光的藻蓝胆素生色团; 而 C端与完整的向光色素类似, 由 2 个 LOV和 1 个 Ser/Thr 激酶结构域组成, 可结合吸收蓝光/ UV-A 的生色团黄素单核苷酸 FMN。     

凤尾蕨科旱生蕨类rbcL基因的适应性进化和共进化分析

核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco,EC 4.1.1.39）是植物参与光合作用的关键酶,其大亚基由叶绿体rbcL基因编码。为深入理解凤尾蕨科植物对干旱生境的分子适应机制,本研究以53种凤尾蕨科旱生植物的rbcL基因为对象,展开适应性进化和共进化研究。采用位点间可变ω比值模型以及SLAC、REL和FEL等方法进行的适应性进化分析显示：在氨基酸水平上共有15个正选择位点（66S、84E、139L、235G、245I、252A、273Y、295K、296N、299M、307G、330E、349S、365F、404A）,其中位点245I、252A和273Y对维持Rubisco功能起重要作用。共进化分析共鉴定出2组共进化位点,分别由139L、273Y、295K和273Y、295K、349S组成,这些氨基酸位点间的共进化方式与蛋白质的疏水性和分子量都显著相关。以上结果一方面支持基于ω比值检验DNA编码序列发生适应性进化的有效性,另一方面也提示凤尾蕨科植物对干旱生境的适应可能与rbcL基因的适应性进化有关。     

凤尾蕨科植物rbcL基因的适应性进化分析

为深入理解蕨类植物辐射式物种分化的分子适应机制,在时间框架下,采用位点模型和分支-位点模型对凤尾蕨科植物rbcL基因的进化式样进行了分析.通过比较模型M1a/M2a和M7/M8,在氨基酸水平上共鉴定出6个正选择位点:1491、251M、255V、282F、359S和375F,其中位点282F对维持Rubisco功能有重要作用.分别检验凤尾蕨科的附生分支和水蕨类分支发现,前者不具适应性进化位点,而后者有两个位点(230A和247C)经历正选择.相对于荫蔽的光条件,水生生境可能对RbcL亚基的选择作用更强.另外,基于UCLD分子钟模型估算出的风尾蕨科各分支分化时间表明,该科物种丰富度的辐射式增长发生在新生代渐新世,推测古、始新世最热事件可能对物种分化的形成也产生一定作用.这对认识薄囊蕨类如何应对被子植物兴起导致的陆地生态系统改变具重要意义.     

部分苔藓植物rbcL基因PCR—RFLP分析

运用ＲＦＬＰ方法对苔藓类６个科９种植物叶绿体ｒｂｃＬ基因的ＰＣＲ产物进行酶切分析,根据样本我态性片段,采用单联法对它们的遗传距离进行聚类分析,构建树状分支图,以此对苔藓植物的系统发育及其系统位置进行了初步探讨。     

裸子植物中光敏色素PHY-PAS1 结构域的适应性进化

光敏色素是一类红光/远红光受体, 在植物种子萌发到成熟的整个生长发育过程中均起重要的调节作用。光敏色素PHYPAS1 结构域存在于光敏色素基因家族的所有成员中, 对调节发色团的光谱特性和光信号转导非常关键。光敏色素基因家族通过基因重复产生, 而基因重复可能与物种形成有关。PHYP基因是裸子植物光敏色素基因家族发生第1次重复后产生的, 并且以单拷贝形式存在。为了研究不同裸子植物PHYP基因编码蛋白的PHY-PAS1结构域在进化过程中是否受到相同的选择压力以及是否发生了适应性进化, 该研究利用分支模型、位点模型以及分支-位点模型对裸子植物31条PHYP基因序列编码蛋白的PHY-PAS1结构域所受到的选择压力进行了分析。结果表明, 在由PHY-PAS1结构域序列构建的系统树中, 多数分支处于强烈的负选择压力下 (w<1); 有14个分支处于正选择压力下 (w>1), 其中13个分支发生在属内种间; 与之相比, 在较为古老的谱系中相对缺少这种正选择压力。     

药用植物华中五味子的种群遗传多样性及遗传结构

华中五味子（Schisandra sphenanthera）是著名的药用植物,具有悠久的药用历史和巨大的开发潜力。为了有效评估、利用和保护华中五味子资源,应用自主开发的9对SSR引物研究了华中五味子自然种群的遗传多样性与遗传结构。结果表明：在10个采样种群中,共检测到58个等位基因,平均预期杂合度H_E为0.528,平均观察杂合度H_O为0.519,较大的连续种群保持了较高的遗传多样性,而小种群的遗传多样性则相对较低;华中五味子总体表现为显著的杂合子缺失,内繁育系数F_IS为0.042;种群间总的遗传分化系数F_ST为0.108,两两种群间分化显著;贝叶斯聚类结果把10个采样种群按遗传组成分为江南组和江北组2组,长江所形成的特殊地理屏障对华中五味子江南和江北地区间较高的遗传分化造成了影响。     

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。     

部分小檗科植物的RAPD 分析

利用随机扩增多态性DNA(RAPD)技术分析了部分小檗科(Berberidaceae)5 个属6 种植物:猫儿刺(Berberis julianae Schneid.), 日本绿叶小檗(Berberis thunbergii DC.), 阔叶十大功劳(Mahonia bealei (Fo rt.)Carr.), 南天竹(Nandina domestica Thunb.), 淫羊藿(Epimedium sagittatum(S.et Z.)Maxim.)和八角莲(Dysosma versipellis (Hance)M.Cheng.)。经筛选Sangon 公司的60 个引物, 其中29 个引物的谱带清晰并呈多态性。采用UPGMA 法对求出的遗传距离进行聚类分析, 结果显示:在小檗科内建立十大功劳属(Mahonia)和南天竹属(Nandina)是合理的。     

含笑属叶绿体基因组限制位点变异性研究

采用不连续蔗糖梯度离心法分别提取白兰(Michelia alba DC.)和含笑(Michelia figo spreng.)叶绿体DNA。经BamHI酶切后,白兰和含笑分别产生21和25个片段,其中白兰的各酶切片段在含笑的限制酶图谱对应位置均观察到,白兰和含笑叶绿体基因组大小分别为139.74和143.18kb。两基因组间的遗传距离为0.029。叶绿体DNA限制酶酶切分析可以在分子水平上讨论植物间的系统关系。