系统发育系统学——对现代系统生物学的理解与探讨

<正> 物种——系统生物学中的基本分类单元在进行系统发育及分类的研究中,常常要碰到的两个问题是:1.什么是我们进行系统学研究的基本单位?2.什么是系统学研究中所使用的基本信息单位?第一个问题是指各种分类单元,如生物个体,居群,亚种,种,属等等。它们形成系统学分析中可独立存在的一个个实体(entity)。而第二个问题则指我们是根据什么样的信息单位来建立、识别这些实体,并找到这些实体之间的相互关系,也就是重建系统发育。对于第二个问题,简单的回答是:系统学研究中所使用的基本信息单位是性状(character)或性状状态(chara-cter state)。性状本身不能单独作为一个实体存在于系统学的研究体系中,但性状的载体——分类单元则依赖性状与别的载体建立联系。关于性状的一些问题,我们将在以后的篇幅中讨论。本篇的中心是物种及系统生物学中的基本单元。     

《植物系统学：系统发育方法》一书简介

Ｗ .Ｓ .Ｊｕｄｄ等著的《植物系统学 :系统发育方法》(ＰｌａｎｔＳｙｓｔｅｍａｔｉｃｓ:ＡＰｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃＡｐｐｒｏａｃｈ)一书将维管植物按照分支分类学研究结果分门别类进行了介绍。该书 1999年出版 ,全书共 8章。第 1章植物系统学 ,介绍植物系统学定义及其研究的重要性 ;第 2章生物系统学的方法与原则 ,解释如何根据系统学证据重建系统发育关系 ;第 3章有花植物的分类与系统 :历史背景 ,概述在系统发育历史背景下应如何看待分类群 ;第 4章分类学证据 :形态结构与生化性状 ;第 5章分子系统学 ,介绍植物系统学的主要证据 ,侧…     

核基因在两栖爬行动物分子系统学中的研究进展

从DNA水平探索生物进化的理论、生物类群的演化历史具有重要的意义,应用DNA序列研究生物的系统发育和进化规律成为当前分子系统学研究的热点,与线粒体DNA相比,核基因由于包含有更加丰富的生物学信息,运用核基因序列或将核基因序列与线粒体基因序列相结合研究两栖爬行动物的系统发育,正成为分子系统学领域的新的发展趋势.Rag-1、Rag-2、tyrosinase、rhodopsin、C-mos等核基因已在两栖爬行动物分子系统学中得到了广泛的应用.由于目前的技术手段等诸多因素,限制了更多的核基因用于两栖爬行动物分子系统学研究.为此简要介绍了目前核基因在两栖爬行动物分子系统学方面的研究进展,并分析了核基因序列在分子系统学应用上面临的问题和应用前景.     

一个新的分支系统分析方法，中值淘汰法

本文评述了分支系统分析中最简原理或简约性在系统发育推论中的应用和存在的问题。在系统发育推论中使用简约性存在的主要问题在于,既无法获得最简约的系统树也不一定得到一个单一的解决办法。基于此,本文作者接受了Hennig用衍生性状来判断生物之间相似性的同时,用近代大多数生物系统学家接受的进化论各项原理代替Popper的简约性原理,以寻求单一的解决办法和获得确定性的结果为目标,提出了一个新的分支系统分析方法——中值淘汰法,用以研究系统发育。这个方法除了使用衍生性状来判断生物类群之间的亲缘关系外,还强调包括原始的也包括衍生性状在内的性状镶嵌组合在决定分支和辨别分类群过程中的作用。     

分子系统学研究进展

分子系统学 ( molecular systematics)是近 30年发展起来的一门综合性前沿学科 ,它在分子水平上对生物进行遗传多样性、分类、系统发育和进化等方面的研究 ,其研究结果对于保护生物多样性 (尤其是遗传多样性 ) ,揭示生物进化历程及机理具有十分重要的意义。1　分子系统学的定义及发展简史分子系统学是通过检测生物大分子包含的遗传信息 ,定量描述、分析这些信息在分类、系统发育和进化上的意义 ,从而在分子水平上解释生物的多样性、系统发育及进化规律的一门学科。它以分子生物学、系统学、遗传学、分类学和进化论为理论基础 ,以分子生物学…     

分支系统学当前的理论和方法概述及华东地区山胡椒属十二个种的分支系统学研究

本文概述了当前分支系统学研究中涉及的主要理论和方法,包括性状的选取、性状状态和极性的确定、数据矩阵的分析计算、结果分支图的处理、分支图可靠性的评价及分支图的应用。本文同时以华东地区樟科山胡椒属Linderal2个种的分支系统学研究为例,讨论了用形态性状进行分支系统学研究中可能遇到的问题,也揭示了一些分支系统学与传统的系统学在应用性状推导进化关系上的不同点。对这12个种的分支系统学研究得出了一些不同于传统系统学方法所推测的山胡椒属内的系统发育关系,如分支系统学研究显示山胡椒组和球果组很近缘。在严格一致性分支图上,杯托组的黑壳楠和江浙山胡椒分别位于最原始和最进化的分支,表明这个组是复系类群。分支图也显示山胡椒组可能是复系类群。     

似鮈类鱼类的系统发育研究（鲤形目：鲤科）

本文通过对似类８属１３种和外类群７属１０种鱼类的比较研究,选取３７个骨骼及外部特征,运用外类群比较法进行特征分析,根据分支系统学原理重建了似类的系统发育。特征分析和系统发育分析表明似类是具有许多共同离征的单系群,朝着流水性底栖生活和刮食性的主干方向发展;其中以似属最原始,胡属最特化构成７对姐妹群。蛇属是较早分化出的相对特化的类群,棒花鱼属和小鳔属的关系相对较远。     

外群选择对隧蜂科（膜翅目：蜜蜂总科）系统重建的影响

外群用于给树附根和推断祖先性状状态。通常,来自内群的姐妹群中的多个分类单元被共同选择作为外群。为了在经验上验证这一方法, 我们采用了3种外群选择策略： 姐妹群中的单一分类单元, 姐妹群中的多个分类单元和连续姐妹群中的多个分类单元。以隧蜂科（膜翅目： 蜜蜂总科）的系统发育重建为例, 我们评估了这3种策略对树拓扑结构的影响, 包括最大似然树、 最大简约树和贝叶斯树。初步结果表明： 相比其他两种策略, 采用姐妹群中的多个分类单元作为外群更有利于系统发育重建得到现已被广泛认可的隧蜂科系统发育关系; 相比最大似然法和贝叶斯法, 虽然隧蜂科系统发育关系没有被很好地解决, 但最大简约法在不同外群选择策略下得到了较为一致的拓扑结构     

毛茛科分子系统发育研究进展

毛茛科(Ranunculaceae)在被子植物的系统演化中占有十分重要的地位,其系统位置和科下演化关系一直备受争议。近20多年的分子系统学研究表明,以往基于形态学的分类系统与分子系统学研究结果存在巨大差异。通过形态学性状界定的绝大多数亚科都没有得到分子系统学支持。此外,通过形态学确定的一些属如升麻属(Cimicifuga)、黄三七属(Souliea)、獐耳细辛属(Hepatica)、白头翁属(Pulsatilla)和水毛茛属(Batrachium)等,根据分子系统学研究均应予以归并。而分子系统学研究也确立了一些类群的属级地位,如露蕊乌头属(Gymnaconitum)等。以中国分布的毛茛科植物为例,通过以往分子系统学研究,共有10个属被归并,2个属新被确立。然而,毛茛科分子系统学研究对于科下许多类群之间的关系目前仍然没有得到很好的解决,如毛茛亚科和翠雀族等类群的系统发育关系仍需要进行深入研究后方能确定。该文对近年来国内外有关毛茛科的分子系统学研究进展进行了综述,并对该科尚存的一些问题和未来的研究方向进行了讨论。     

ITS序列的特点及其在昆虫学研究中的应用

随着PCR技术和DNA测序技术的成熟及广泛应用,分子数据的分析和利用逐渐成为生物学研究的重要手段。基因组中含有丰富的遗传信息,运用核基因序列或将核基因与线粒体基因序列相结合作为遗传标记,研究昆虫的系统发育,已成为分子系统学领域的发展趋势。由于长度适中、易于扩增、进化速度快、变异性高等优点,核糖体基因中内转录间隔区(ITS)已在昆虫系统学研究中得到广泛的应用。本文介绍了ITS序列的结构特点,重点对ITS序列在近缘种及种型快速鉴定、属及属上高级阶元系统学研究、谱系生物地理学及与其它基因联合分析昆虫系统进化关系等研究中的应用及前景进行了综述。     

分支系统学与中国北部寒武纪高肌虫分类探讨

古生物学者在进行化石生物分类时,常以形态总体相似性或者某几个甚至某一个所谓的“主要性状”为分类依据。由此而产生的分类系统就常常不可避免地引起争议甚至产生错误。这是分类学者自觉或不自觉受到数值系统学(Numerical systematics)和进化系统学(Evolutionary systematics)影响的结果。究其原因,主要是由于不少分类学者对于生物分类的目的往往可能理解不全,或者即使完全了解也未予足够重视(当然,这与化石性状的局限性亦有一定关系)。许多分类学者可能以为,生物的分类就是同类相合,异类相分,如同图书馆的检索一样。其目的主要在于方便应用。然     

蜘蛛分子系统学研究进展

蜘蛛是地球上最古老和物种最丰富的生物类群之一,有化石记录最早可追溯至泥盆纪(距今约三亿八百万年).对蜘蛛的系统学研究长期以传统的形态分类为主,随着分子生物学技术的发展,蜘蛛分子系统学研究也取得了长足进展:部分类群依据分子数据或分子结合形态的系统发育关系得以解决,并建立了相应的系统发育树; 所选择的分子标记除来自于线粒体DNA外(如:COI、12S rDNA和16S rDNA等)还有核DNA(如:18S rDNA、28S rDNA和Hitone 3等); 最新的分析方法和分析软件也得到运用.这些工作为蜘蛛的生命之树研究奠定了重要基础.本文对蜘蛛分子系统学研究所涉及到的问题进行了分析讨论,以期为蜘蛛分子系统学的深入开展提供基础资料.     

分支系统学评述

本文论述了分支分类学说的主要内容及有关问题。全文包括7方面的内容：(1)分支分类学说 的哲学原理为波普尔的证伪主义科学哲学;(2)分支分析的三个基本原则是近裔共性原则、严格单系 原则及简约性原则;(3)分支分析的工作步骤包括：单系类群的确立、性状分析、分支分析运算、分支图与分类系统的建立及分支图与性状再分析;(4)本文讨论厂分支分类学派、表型分类学派与演化 分类学派;(5)由于板块构造理论及分支分析的兴起,生物地理学发生了重大变化,出现了传统的演化生物地理学、系统发育生物地理学及替代生物地理学争鸣的局面;(6)由于杂交导致性状矛盾,因 此可以由分支分析识别杂种;(7)由科学理论的三条标准来看,分支系统学属于严格意义的科学理论。     

分支系统学当前的理论和方法概述及华东地区山胡椒属十二个种的…

本概述了当前分支系统学研究中涉及的主要理论和方法,包括性状的选取、性状状态和极性的确定、数据矩阵的分析计算、结果分支图的处理、分支图可靠性的评价及分支图的应用。本同时以华东地区樟科山胡椒属Ｌｉｎｄｅｒａ１２个种的分支系统学研究为例,讨论了用形态性状进行分支系统学研究中可能遇到的问题,也揭示了一些分支系统学与传统的系统学在应用性状推导进化关系上的不同点。对这１２个种的分支系统学研究得出了一些不同     

线粒体nad1基因内含子在稻族系统学研究中的价值——兼论Porteresia的系统位置

在植物的系统与进化研究中,相对于叶绿体和核基因片段来说,线粒体基因片段由于其分辨率较低、结构复杂而较少应用到系统学研究中。本研究选用nad1基因的第2内含子序列探讨了稻族Oryzeae的系统发育关系,并着重分析了单型属Porteresia的系统学位置,并在此基础上探讨了nad1基因内含子序列的系统学意义以及空位性状在系统发育重建中的价值。本研究结果支持将稻族分为两个亚族（Oryzinae和Zizaniinae）的处理,稻族中假稻属Leersia与稻属Oryza最近缘,Porteresia coarctata不应该单独成属而应处理为稻属的成员。本研究表明,nad1第2内含子具有一定的系统发育信息,尤其是在较高分类等级的系统发育重建中具有较大价值;同时表明空位的合理利用将在已有序列信息基础上提供更多的系统发育信息。     

鲤亚科鱼类的系统发育

鲤亚科是由原始的鲃亚科派生的一个单源群,因此,把鲤亚科各属筛选出的性状与纪亚科的相应性状比较,以确定其性质,即该性状为祖征,还是为离征。经比较,发现25项性状在鲤亚科的5个属中呈镶嵌分布。根据性状的镶嵌分布情况和简约性原则,推导出鲤亚科的属间系统发育分支图。以往的观点认为,鲃鲤属与原鲤属的关系较近。现在系统发育关系分析的结果与此全然不同,原鲤属与鲤属的关系较近,而纪鲤属在鲤亚科内是较早分化出的一支,与亚科内其他4个属的关系相对较远。最后,依化石资料分析了鲤亚科的分化时间。     

林跳鼠亚科的系统学研究述评

林跳鼠亚科分布在亚洲和北美洲,虽然种类及数量都不多,但对该亚科的分类和系统发育关系一直存在争议,近几年对林跳鼠哑科分子系统学的研究,产生了一些与形态学、生物地理学等研究不同的结果.本文对林跳鼠亚科系统学研究的一些工作加以述评,归纳出林跳鼠亚科在系统学方面还存在的问题,并对林跳鼠亚科系统学的进一步研究提出了一些建议.     

中国特有属苞藜属的系统学研究

苞藜属(Baolia Kung et G. L. Chu)根据1978年在甘肃和四川交界的迭部县发现的苞藜(Baolia bracteata Kung et G. L. Chu)而建立,但其系统学地位从未在分子水平上得到解决。该研究分析了包含苞藜属的苋科(Amaranthaceae Juss.)32属48个物种的核基因片段(ITS)和叶绿体基因片段(rbcL、atpB-rbcL),构建了其分子系统发育树,探讨了苞藜属的生物系统学关系。结果表明:(1)苞藜属位于藜亚科(Chenopodioideae Burnett)。(2)苞藜属与虫实属(Corispermum L.)在约晚渐新世至中中新世出现分化。(3)虫实族(Corispermeae Moq.)与藜族(Chenopodieae Dumort.)关系密切。     

叶绿体基因组变异性的植物系统学意义(综述)

CHLOROPLASTDNAVARIATIONINTHESTUDYOFPHYLOGENETICSWangTingSuYingjuan(SchoolofLifeSciences,ZhangshanUniversity,Guangzhou510275)ZhangLi(SouthChinaInstituteofBotany,AcademiaSinica,Guangzhou510650)现代分子生物学技术的不断进步和革新极大地提高了人们分析和比较大片段DNA分子的能力。这种趋势对系统学研究所产生的影响之一,就是近年来通过比较DNA性状来探讨系统发育问题业已发展成为一门专门的学科—分子系统学。在植物分子系统学领域,目前采用的分子数据主要来自两个方面：一是叶绿体基因组,…     

被子植物系统发育研究的现状与展望

一、分类系统和系统发育 为植物界最大的类群——被子植物建立一个能真正反映植物的进化历史和系统发育(phylogeny)的分类系统一直是许多植物系统学家和进化学家所向往的。到目前为止,已经提出的被子植物分类系统至少有二十多个。问题在于这样的分类系统能否说已符合于系统发育的要求?要回答这个问题,首先必须弄清系统发育的真正含义是什么。 按严格的意义来说,系统发育(或种系发生)这个术语仅仅指以在一段持续的时间