本地种云南柳与外来种旱柳（杨柳科）的同倍体自然杂交?

对分布于云南的旱柳( Salix matsudana)和云南柳( Salix cavaleriei)之间的一个自然杂交种进行了研究。野外观察表明疑似杂交种异蕊柳( Salix × heteromera)形态上介于旱柳和云南柳之间,并得到了基于叶形态特征的主成份分析的印证。核基因ITS序列数据表明这三个种存在ITS序列的种内和个体内的多态性,且疑似杂交种的ITS序列的基因型总是疑似亲本的嵌合体。因此可以判定异蕊柳是旱柳和云南柳的自然杂交后代。流式细胞分析表明这三个种均为四倍体,因而,本杂交事件为同倍体杂交。基于四个叶绿体序列片段的数据表明本自然杂交事件是不对称的,云南柳是异蕊柳的母本。常见外来种旱柳与稀有本地种云南柳的杂交可能导致稀有种云南柳的濒危甚至灭绝。研究表明柳属植物的引种应非常谨慎。     

本地种云南柳与外来种旱柳(杨柳科)的同倍体自然杂交(英文)

对分布于云南的旱柳(Salix matsudana)和云南柳(Salix cavaleriei)之间的一个自然杂交种进行了研究。野外观察表明疑似杂交种异蕊柳(Salix×heteromera)形态上介于旱柳和云南柳之间,并得到了基于叶形态特征的主成份分析的印证。核基因ITS序列数据表明这三个种存在ITS序列的种内和个体内的多态性,且疑似杂交种的ITS序列的基因型总是疑似亲本的嵌合体。因此可以判定异蕊柳是旱柳和云南柳的自然杂交后代。流式细胞分析表明这三个种均为四倍体,因而,本杂交事件为同倍体杂交。基于四个叶绿体序列片段的数据表明本自然杂交事件是不对称的,云南柳是异蕊柳的母本。常见外来种旱柳与稀有本地种云南柳的杂交可能导致稀有种云南柳的濒危甚至灭绝。研究表明柳属植物的引种应非常谨慎。     

水稻叶绿体16S启动子克隆改造、载体构建及转化研究

利用PCR方法从水稻叶绿体基因组DNA中分离16S启动子,并在其下游加入rbcL基因SD序列,以增强该启动子的翻译能力;序列分析表明,除加入的SD序列外,扩增片段与水稻(Oryza sativa)叶绿体基因组DNA序列16S启动子相应区域同源性为100％。将16S启动子与bar基因和gfp基因的融合基因连接,以psbA基因的3′序列为终止子,并以烟草叶绿体trnH—psbA和trnK为同源片段构建了烟草叶绿体表达载体pRl6S。用基因枪转化烟草,转化植株经Southern、Northern检测及后代遗传学分析,发现：16S启动子具有启动活性,融合基因已在烟草叶绿体中稳定整合并遵循母系遗传规律。     

甘草属种间杂交种叶绿体DNA父系遗传的发现及分析

通过对甘草属乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis)、光果甘草(G.glabra)、胀果甘草(G.inflata)及其人工杂交种组合G.uralensis♀×G.glabra♂、G.glabra♀×G.uralensis♂、G.uralensis♀×G.inflata♂、G.inflata♀×G.uralensis♂共68份材料的核基因ITS序列、叶绿体rbc L、mat K、trn H-psb A基因的序列分析,探讨了甘草属叶绿体DNA遗传方式。结果表明:(1)亲本种和人工杂交种ITS序列长度均为614 bp,其中34份人工杂交种ITS序列存在4处变异位点,且人工杂交种均检测出来自父本、母本ITS序列相同位点碱基的叠加,检测率为100%。(2)亲本种与人工杂交种的叶绿体基因rbc L、mat K、trn H-psb A序列长度相同,共有4处变异位点,人工杂交种在变异位点处的碱基与其相对应的父本碱基一致率高达97.1%。以上结果说明,该研究获得34份人工杂交种为100%杂交成功的F_1子代,核基因ITS序列可用于甘草属杂交种的遗传鉴定;甘草属叶绿体rbcL、mat K、trn H-psb A基因具有父系遗传特性,推测甘草属质体的遗传方式主要表现为父系遗传,这种质体遗传方式的发现为甘草属杂交种和遗传多样性研究提供了新的认识,也为杂交种的亲本鉴定提供分子依据。     

水稻叶绿体16S启动子克隆改造、载体构建及转化研究

利用PCR方法从水稻叶绿体基因组DNA中分离16S启动子, 并在其下游加入rbcL基因SD序列,以增强该启动子的翻译能力;序列分析表明, 除加入的SD序列外, 扩增片段与水稻（Oryza sativa）叶绿体基因组DNA序列16S启动子相应区域同源性为100%。将16S启动子与bar基因和gfp基因的融合基因连接,以psbA基因的3′序列为终止子, 并以烟草叶绿体trnH-psbA和trnK为同源片段构建了烟草叶绿体表达载体pR16S。 用基因枪转化烟草, 转化植株经Southern、Northern检测及后代遗传学分析, 发现16S启动子具有启动活性, 融合基因已在烟草叶绿体中稳定整合并遵循母系遗传规律。     

棉毛橐吾和穗序橐吾的自然杂交研究

在棉毛橐吾（Ligulariavellerea）和穗序橐吾（L．subspicata）同域分布的居群中存在形态特征介于两者之间的个体。经分析,这些个体有3种不同的形态类型,可能是这两个物种之间的杂交后代。为检验这一假设,对所采集的假设亲本和中间个体材料进行了核糖体内转录间隔区ITS4—5和叶绿体atpB．rbcL测序。假设杂交个体的ITS直接测序结果具明显的叠加性,之后的克隆测序也分离出两种与假设亲本种相同的序列类型．因此。这些假设杂交个体得到了证实。据母系遗传的叶绿体atpB—rbcL测序结果,穗序橐吾同是它们的质体贡献者,即虽然这些杂交个体具不同的形态特征,但都是以棉毛橐吾和穗序橐吾为亲本且以穗序橐吾为质体贡献者的杂交后代。     

甘薯叶绿体rbcL基因的克隆与序列分析

根据烟草、水稻和菠菜叶绿体的全基因组序列设计引物,以甘薯的叶绿体基因组DNA为模板,PCR扩增包舍甘暑叶绿体rbcL完整基因(GenBank登录号为AY942199)在内的一段序列.序列分析表明:此片段的全长为1 627 bp,包括1 443bp的编码区序列在内.推测编码480个氨基酸,同时构建了此片段的限制性酶切图谱.相似性比较显示,此基因编码区序列与烟草、菠菜、小麦、水稻、玉米、矮牵牛、紫花苜蓿、拟南芥、莨菪、葡萄以及甜菜的rbcL基因核苷酸的同源性为85%～98%,氨基酸的同源性为92%～95%.     

油菜叶绿体基因组同源重组片段的克隆及phb基因定点整合载体的构建

利用叶绿体基因组在进化过程中高度保守的特点,根据烟草、水稻和玉米叶绿体基因组全序列资料,设计合成引物,PCR扩增并克隆了油菜叶绿体两个重要的功能基因rbcL和atpB(GenBank登录号分别为AF267640和AF267641）,并以此作为定点整合源基因的同源重组片段。以来自叶绿体的强启动子PpsbA和Prrn等驱动PHB合成途径中3个关键酶基因phbA、phbB和phbC,分别构建表达盒,并将它们按照其在原始菌株中的自然转录顺序phbC-phbA-phbB相串联,最后连同选择标记基因aadA表达盒一起,克隆到油菜叶绿体同源片段中,构建成pgb基因定点整合载体pRCABZ和pRCABF.酶切及Southem杂交结果证明所构建的转化载体符合预期设计。叶绿体转化及后续工作目前正在进行之中。     

油菜叶绿体基因组同源重组片段的克隆及phb基因定点整合载体的构建

利用叶绿体基因组在进化过程中高度保守的特点,根据烟草、水稻和玉米叶绿体基因组全序列资料,设计合成引物,PCR扩增并克隆了油菜叶绿体两个重要的功能基因rbcL和atpB（GenBank登录号分别为AF267640和AF267641）,并以此作为定点整合外源基因的同源重组片段。以来自叶绿体的强启动子PpsbA和Prrn等驱动PHB合成途径中3个关键酶基因phbA、phbB和phbC,分别构建表达盒,并将它们按照其在原始菌株中的自然转录顺序phbC-phbA-phbB相串联,最后连同选择标记基因aadA表达盒一起,克隆到油菜叶绿体同源片段中,构建成phb基因定点整合载体pRCABZ和pRCABF。酶切及Southern杂交结果证明所构建的转化载体符合预期设计。叶绿体转化及后续工作目前正在进行之中。     

百里杜鹃保护区马缨杜鹃土壤真菌群落特征

近年来,贵州百里杜鹃保护区戛木管理区发现有部分马缨杜鹃感染根腐病,造成其大量死亡,致病机制尚不明确。为了研究马缨杜鹃根腐病发病区土壤真菌群落结构组成,探讨真菌微生物种类组成变化与根腐病发病的关联,以感病马缨杜鹃根部土壤和未感病马缨杜鹃根部土壤的土壤为对象,利用高通量测序技术进行测序,发现2份感病杜鹃根部土壤中分别有846和911个操作分类单元(operating taxonomic unit, OTUs),而未感病杜鹃根部土壤仅有439个OTUs。通过分析土壤真菌物种丰度和分类、α-多样性、β-多样性、主成分(principal component analysis, PCA)分析和聚类分析。结果表明:感病马缨杜鹃和未感病马缨杜鹃根部土壤真菌多样性和群落结构存在较大差异,未感病杜鹃根部土壤的真菌微生物种类明显少于感病杜鹃根部土壤。     

麻花艽和管花秦艽( 龙胆科) 之间自然杂交类型的分子验证

野外考察发现麻花艽( Gentiana straminea Maxim. ) 和管花秦艽( G. siphonantha Maxim . ex Kusn. ) 同域分布时存在大量形态位于二者之间的个体。经形态变异研究后发现它们可能是这两个物种之间的杂交后代。对两个亲本种以及假设杂交群体共55 个个体的核糖体ITS 序列和叶绿体trnS-G 序列的分析结果表明:中间形态个体是麻花艽和管花秦艽的自然杂交后代。此外分析了两个亲本种以及杂交群内个体间trnS-G和ITS 序列的变异状况以及分子标记结果与形态鉴定不一致的可能原因; 指出可能是杂交诱导的叶绿体基因组重组以及早期物种分化中的谱系筛选不彻底等原因造成了亲本种群体内序列变异的多样化。     

菊科橐吾属植物的DNA条形码研究（英文）

DNA条形码是一项利用短的、标准的DNA片段对物种进行快速、有效识别和鉴定的新技术。菊科橐吾属约140种,是典型的高山植物,种间杂交频繁,形态变异复杂,从形态学方面鉴定近缘种较为困难。本研究选取4个DNA核心条形码片段(ITS,matK,psb A-trnH和rbcL),对橐吾属35种144个个体进行条形码研究。研究结果显示叶绿体基因matK,psbA-trnH和rbcL在种内和种间变异都很小,对橐吾属的物种鉴定率极低;ITS在种间变异率相对较大,物种鉴定率为60%。而各片段联合后的物种鉴定率并未提高。     

甘蔗属及其近缘属种的rbcL基因序列变异和系统发育初步研究

甘蔗属及其近缘属种在分类关系上非常复杂,存在不少混乱,目前关于它们的分类学研究主要是基于形态学和同工酶水平,而基因水平上的报道很少,我们对甘蔗属及其近缘的属种的部分rbcL基因片段（1137bp)进行了测序比较,以期探讨rbcL基因能否用于研究甘蔗属及其近缘种之间的亲缘关系,序列比较显示rbcL基因在甘蔗属和近缘属种间的变异极低,一些来自不同属的个体序列完全一致,而某些同属内不同种个体却略有差异。这些结果表明rbcL基因在甘蔗属及其近缘属种之间的进化速率缓慢而不稳定,难以用于系统发育研究,不过,不同聚类方法都将斑茅与其它属种分开,放在玉米与甘蔗属和其他近缘属种分枝的外部,提示斑茅不应列入甘蔗属或蔗茅属,而应独立为一属。     

偏花报春和海仙报春3个同域居群的不对称杂交

自然杂交是进化生物学研究中的热点,而杂交方向则是理解自然杂交和生殖隔离机制的一个关键环节。偏花报春(Primula secundifora)和海仙报春(P.poissonii)在横断山区重叠分布且存在自然杂交现象,研究仅证实了种间杂交的发生,但对不同地域的这2个物种间的杂交方向并未开展深入研究。本研究选取偏花报春和海仙报春3个同域分布点的居群,利用双亲遗传的核转录间隔区ITS和母系遗传的叶绿体片段trnH-psb A构建系统树,检测了3个居群中的自然杂交以及杂交方向;通过人工授粉实验检测种内种间杂交以及不同物种作为母本时对结籽数的影响水平。DNA分子标记结果显示每个居群中的杂交方向都是不对称的,海仙报春更容易在杂交中作为母本。人工授粉的结果表明种内种间交配以及哪个种作为母本对结籽数有非常显著的影响。海仙报春作为母本时能够显著提高结籽数。这2个物种之间不同的生殖隔离强度可能是造成不对称杂交的原因。3个居群中都是以海仙报春更易作母本,可能是因为这3个地点的种间生殖隔离具有相似的机制。     

探讨种间传粉在杜鹃花属自然杂交物种形成中的作用

自然杂交是物种形成的一个途径, 在植物进化中起着重要的作用。自然杂交主要通过种间的基因交流, 花粉传递则是基因交流的主要途径。马缨花(Rhododendron delavayi)、大白花杜鹃(R. decorum)、迷人杜鹃(R. agastum)和露珠杜鹃(R. irroratum)是在云南广泛分布的杜鹃花种类, 马缨花与大白花杜鹃形态上区别明显, 而它们的可能杂交种迷人杜鹃和露珠杜鹃在形态上基本介于二者之间。本文对这4种杜鹃花的开花物候和访花昆虫的种类进行了观察,并进行了其繁育系统和种子萌发的实验。我们发现马缨花的花期从3月初至5月底, 迷人杜鹃与露珠杜鹃花期基本一致, 为3月初至4月初, 二者同大白花杜鹃基本不存在花期重叠, 大白花杜鹃的花期为4月中旬至5月底。4种杜鹃花的开花期不同年份稍有变化, 其单花开花周期都在一周以上。4种杜鹃花的传粉昆虫虽然种类和数量上有所不同, 但都以膜翅目和双翅目昆虫为主, 中华蜜蜂(Apis cerana cerana)是其共有的传粉昆虫。繁育系统研究发现, 除露珠杜鹃外, 其余3种自花不育, 而种间杂交不存在任何生殖障碍, 可以产生萌发率很高的种子。通过分析4种杜鹃花开花物候重叠、共有传粉昆虫及种间杂交可育等现象, 探讨了传粉昆虫和异花授粉的机制在自然杂交物种形成中的作用及杂交种的适应能力。     

麻花艽和管花秦艽(龙胆科)之间自然杂交类型的分子验证

野外考察发现麻花艽(Gentiana stramineaMaxim.)和管花秦艽(G.siphonantha Maxim.ex Kusn.)同域分布时存在大量形态位于二者之间的个体。经形态变异研究后发现它们可能是这两个物种之间的杂交后代。对两个亲本种以及假设杂交群体共55个个体的核糖体ITS序列和叶绿体trnS-G序列的分析结果表明:中间形态个体是麻花艽和管花秦艽的自然杂交后代。此外分析了两个亲本种以及杂交群内个体间trnS-G和ITS序列的变异状况以及分子标记结果与形态鉴定不一致的可能原因;指出可能是杂交诱导的叶绿体基因组重组以及早期物种分化中的谱系筛选不彻底等原因造成了亲本种群体内序列变异的多样化。     

基于rbcL和matK序列探讨马鞭草科部分植物的系统学位置

为探究适用于马鞭草科植物的DNA条形码及该类群的系统分类关系,对豆腐柴(Premna microphylla)的叶绿体基因ycf6-psbM、trnV-atpE、rbcL、trnL-F、psbM-trnD、atpB-rbcL、trnC-ycf6、trnH-psbA、rpl36-infA-rps8和核基因ITS序列进行了PCR扩增和测序,结果表明仅rbcL、trnl-F、trnH-psbA序列的PCR扩增以及测序效果较好,而ITS不能得到明显的扩增条带,ycf6-psbM不能成功测序,其它序列存在有部分双峰或噪值高等问题。根据DNA条形码标准,rbcL序列是所有测试条码中相对最适合的。应用rbcL和matK序列对马鞭草科(Verbenaceae)豆腐柴属、牡荆属(Vitex L.)、马鞭草属(Verbena L.)和大青属(Clerodendrum L.)等4属与唇形科宝盖草属(Lamium L.)、水苏属(Stachys L.)、鼠尾草属(Salvia L.)和香科科属(Teucrium L.)等4属的分类和系统发育关系进行分析,以紫草科Lithospermum multiflorum L.为外群,最大简约法对2个片段的单独和联合矩阵分别构建系统发育树。豆腐柴属和大青属应从马鞭草科划入唇形科,马鞭草属仍归于马鞭草科,而牡荆属的系统学位置还需更多的证据。     

头花杜鹃、陇蜀杜鹃及杜鹃属植物叶绿体基因组比较分析

头花杜鹃(Rhododendron capitatum)和陇蜀杜鹃(R. przewalskii)是极具观赏价值的野生花卉和药用植物。为探讨头花杜鹃和陇蜀杜鹃叶绿体基因组的遗传结构及进化特征,该研究利用 Illumina HiSeq 4000 平台对头花杜鹃和陇蜀杜鹃的叶绿体全基因组进行测序,经组装和注释后,结合 7 个已发表的杜鹃属植物叶绿体全基因组进行比较基因组学分析和系统发育分析。结果表明:(1)头花杜鹃和陇蜀杜鹃叶绿体全基因组呈典型的环状四分体结构,均由一个大单拷贝区(105 990、109 191 bp)、一个小单拷贝区(2 617、2 606 bp)和一对反向重复区(45 825、47 516 bp)构成,全长分别为200 257、206 829 bp。(2)头花杜鹃和陇蜀杜鹃叶绿体基因组中共鉴定出 263 个SSR位点,大部分 SSR 偏好使用 A/T 碱基,密码子偏好使用 A/U 结尾。(3)杜鹃属植物叶绿体全基因组中普遍存在基因丢失以及基因组重排等结构变异现象。该研究丰富了杜鹃属植物的基因组资源,为头花杜鹃、陇蜀杜鹃的资源开发、遗传进化、育种及系统发育相关研究提供了理论参考。     

西南特有濒危植物大王杜鹃种群结构及动态特征

为了揭示高山杜鹃种群生存潜力和濒危原因,以西南特有濒危植物大王杜鹃(Rhododendron rex subsp. rex)为研究对象,通过对云南省轿子雪山和小百草岭2个大王杜鹃自然种群的野外植株胸径及数量的调查,采用空间代替时间的方法建立大王杜鹃种群的径级结构、静态生命表并绘制种群存活曲线,阐明其种群的结构特征,利用种群数量动态预测和时间序列预测来分析种群未来的发展趋势。结果表明：(1)云南轿子雪山和小百草岭两个样地大王杜鹃均表现出第Ⅰ~Ⅱ龄级个体不足的现象,尽管两个样地内大王杜鹃种群仍表现为稳定型种群,但其均对外界干扰具有很高的敏感性。(2)大王杜鹃存活曲线在云南轿子雪山和小百草岭2个样地都趋于Deevey Ⅱ型,个体平均生存能力的期望值均在幼年(Ⅰ和Ⅱ龄级)个体中最大,死亡率和消失率曲线的变化趋势基本一致。(3)时间序列预测分析表明,云南轿子雪山大王杜鹃种群在未来2、4、6年龄级后总体均呈下降趋势,种群面临衰退危险;小百草岭样地内,大王杜鹃种群总体上呈增长趋势,种群具有一定的恢复潜力。建议加强大王杜鹃自然种群生境的保护与管理从而维持其种群自然更新与发展的能力。     

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。