基于多组学水平的动物分子趋同演化研究新进展

表型趋同的分子证据探索一直是趋同演化研究的热点.高通量测序带来的多组学数据为分子趋同演化提供了大量研究材料和更加多样的研究角度.分子趋同的概念和研究方法也从编码基因的氨基酸替换趋同扩展到基因丢失趋同、表达调控趋同、表达模式趋同、肠道微生物趋同等多个不同分子层级.本文对近年来基因组时代下基于多组学水平的分子趋同演化研究的新进展进行综述,并对该领域未来研究方向进行了展望.     

系统发育系统学——对现代生物系统学的理解与探讨——同源性与简约法则

<正> 本刊上期题为“生物系统学及其不同学派”一文中,我们对现代生物系统学的三大主流学派作了简明的阐述。该文中指出系统学的两个最基本的前提之一是祖先的遗传特征会被其后代所继承(另一前提是:生物演化确曾发生)。这一前提是重建所有生物系统发育的起点。正是由于生物的遗传性,祖先形态的部分信息才得以保存,这使我们能够按照生物的同源性重建生物的发生史。本文将较详细地讨论这一重要概念——同源性以及其判断方法简约法则。     

瘤肋虫的分类位置和系统演化

通过对瘤肋虫(Hammatocnemix)背壳各部构造的研究,特别是对头部腹边缘和缝合线的研究,认为将Hammatocnemidae 科归属于Cheirurina 亚目比归属于Phacopina 亚目更为合适。文中详细讨论了瘤肋虫的地质地理分布、扩散、迁移和系统演化。瘤肋虫演化谱系有两个分支:1.H.primitivus primitivus…■H.decorosus group■H.ovatus group,2.H.primitivus extraneus→H.inter-medius…■H.tetrasulcatus H.globosus,这两个分支有着共同的祖先,但演化进程发展于不同的地理区域,有着共同的演化趋向和明显的平行发展现象,但在某些重要特征的演化方面又有一定差异。     

五味子科几个分类学问题探讨

基于近年来的研究成果,对五味子科的分类地位和系统关系、五味子属和南五味子属之间的关系及其分类系统等问题进行了讨论。五味子科和八角科不仅亲缘关系较近,而且是现存被子植物中最早分化出来的类群,把它们同置于八角目是合理的。五味子科的两个属——五味子属和南五味子属,可能源于同一祖先并沿两条不同演化路线平行演化。目前,关于南五味子属的分类系统的意见比较一致,但对五味子属分类系统的分歧却很大。     

白蚁研究与进展概述

白蚁是昆虫分类系统中比较原始和古老的社会性昆虫。在长期的进化过程中,群体逐渐演变成具有不同品级和高度分工、组织严密和科学的类群。同时,随着地球的地质变迁和不断运动,白蚁的形态特征、生物学特性、以及活动行为朝着有利于种群繁衍和生存的方向发展演化,构成具有地区特色的生态类型和地理分布。因此,白蚁类群往往多用于研究和阐明一些重要的进化概念和作用。如同源、趋同现象,平行现象,退化和适应性进化等。白蚁以取食各种植物性纤维为主,营木棲、土棲和土木棲生活。从而对人类的衣食住行产生一定的影响。从地球表面的物质循环看,它在森林生态系统中,既是     

关于物种形成机制及物种定义的新观点

很早以前,分类学家开始根据生物表型特征上的差异来识别和区分物种,自达尔文以后,人们认识到不同的物种是由共同祖先进化而来的,在定义物种时引入了"谱系"的概念.达尔文着重强调物种不仅是可以变化的,而且这些变异最终可以使一个种内的成员彼此分离,形成新种(Darwin,1859).     

生物演化集合论中的最近共同祖先与分支分类问题的解

本文是“生物演化的数学模型”一文的续篇文章,概要如下：1）讨论最近共同祖先运算的性质;2）引进基本演化集的概念和基本演化集存在性公理;3）给出假设分类单位和导出演化集的严格定义;4）引入保持演化关系概念并讨论分支分类问题的解;5）证明分支分类问题解的存在性和唯一性。上述结果有助于为分支分类问题奠定数学理论基础。     

壳斗科雌花不同发育时期比较胚胎学特征初探

壳斗科是北半球暖温带森林的优势树种之一,具有重要的生态功能和经济开发价值。该研究根据文献资料和野外考察及标本观察,对壳斗科雌花不同发育时期的重要性状进行整理和对比分析,并在系统发育框架下对雌花重要性状的演化趋势进行分析,探讨了上述性状在系统发育树上的演化趋势。选取壳斗科6个属13种雌花发育的5个性状,利用Mesquite在依据OhManos基于核基因CRC和ITS构建的系统发育树上,将性状进行编码和赋值,其中合子形成滞后时间按照数量性状进行分析,其余性状按照质量性状进行分析,并用最大简约法重建雌花形态及受精特征的祖先性状。结果表明:壳斗科雌花的4个重要性状子房室无毛被、胚珠具明显珠柄、子房与花柱比值大和花粉在子房室内休眠是祖征;合子形成滞后时间的性状是平行演化特征。针对壳斗科胚囊成熟时珠心组织残余结构的解剖术语混乱的现象,建议以后统一采用"珠心柱"指示该结构。该研究结果揭示了壳斗科花及胚胎学性状的演化趋势,也为探讨这些性状演化提供基础资料。     

云南石林盲高原鳅的发现及其分类地位的讨论

石林盲高原鳅Triplophysa shilinensis Chen et Yang,sp.nov.是在我国发现的第四种洞穴条鳅鱼类。其鉴别特征为:眼睛完全退化;体半透明;须发达,鼻瓣延长成须状;体裸露无鳞;背鳍、尾鳍分枝鳍条分别为7和14根;体和尾柄较细长。在摒弃趋同演化特征后,综合形态性状并结合地理分布资料分析的结果表明,类似于南盘江高原鳅的祖先曾广泛分布于滇东南一带,后来随着地下河的发育分别进入个旧卡房笆蕉箐溶洞和石林尾博邑溶洞。在溶洞间的地理隔离作用下,形成了与环境相适应的各自形态特点,最终分别演化成为目前的石林盲高原鳅和个旧盲高原鳅。本文还依据朱松泉的条鳅分类系统,订正了如下2个种:个旧盲高原鳅Triplophysa gejiuensis (Chu et Chen)、湘西盲高原鳅Triplophysa xiangxiensis (Yang et al.)。     

白蚁的社会组织和社会行为

白蚁属于等翅目昆虫,共有7科2 750种,这是昆虫纲中唯一的一个目,其所有的种类都靠消化道内共生的鞭毛类、原生动物利用和消化纤维素。介绍了白蚁社会组织和社会存为的特点,比较了白蚁与蚂蚁的异同,并指出两者相似是由于趋同进化,而两者不同是由于亲缘关系相距甚远,各来自不同祖先。     

动物趋同表型分子遗传和演化机制的研究进展

远缘物种间相似性状的发生,称为趋同进化,在自然界中是比较常见的.这些趋同表型的发生被广泛认为是通过提高适合度促进了远缘物种对所处相同或相似环境的适应性.越来越多的研究表明,相似或相同的遗传变异对趋同表型的起源和演化起了关键性作用.随着基因组数据的不断增加,一些研究者从基因组范围系统性分析了趋同表型与趋同的分子变异之间的关系,全面解析了趋同表型的分子演化机制,鉴定出了许多与趋同表型密切相关的经历趋同演化的基因.尽管如此,从严格意义上检测分子水平上的趋同变异是否受到达尔文自然选择的作用还是非常困难的.除了需要满足趋同位点能够导致基因功能的趋同变化以外,更为关键的是需要证明这些分子层面的趋同确实能够导致趋同表型的产生,并显著增加经历趋同演化物种的适合度.     

石山苣苔属(苦苣苔科)花形态演化及分类学意义（英文）

石山苣苔属(苦苣苔科)约30种,主要分布于我国南部的石灰岩地区。目前该属已知物种数虽少但花形态极其多样,是该科中分类最为困难的类群之一。基于分子证据,其它8个属中花形态迥异的一些物种被并入石山苣苔属。然而,该属花形态的演化趋势缺乏系统性的研究,传统分类对属的界定与分子系统学研究结果相矛盾的原因,以及是否有形态特征支持新界定的石山苣苔属还不清楚。该研究中,总共编码了19种石山苣苔属植物和9种报春苣苔属植物的35个形态特征,其中包括26个花部形态特征,在分子系统树上追踪了它们的演化路径。结果表明:无论属内还是属间,多数花部形态特征,尤其以往属的分类界定特征,在演化过程中变化频繁且发生了高度同塑性演化,这是导致传统形态分类不自然的关键因素。此外,在观察研究的所有特征中,花丝和柱头的差异可能在石山苣苔属植物共同祖先中经历了演变,或可用于区分石山苣苔属与其姐妹报春苣苔属的大多数种类。因此,在苦苣苔科植物的分类学研究中应当慎用这些花部性状作为分类依据,而且应对形态特征进行广泛地观察研究,在密集的取样和分辨率更高、更可靠的系统树上追踪它们的演化规律。更为重要的是,需要进一步研究导致复杂形态性状演化的内在分子调控机理和外在的自然选择动力,最终更加深入地理解石山苣苔属等典型喀斯特植物的演化过程和机理。     

大头茶族的范围及族内属的界限

广义大头茶族几乎包括了整个山茶亚科的属,分群的界限不够明确,易于造成混乱,经过研究,作者所持的是狭义大头茶族的概念。考察这一族包括Polyspora, Gordonia和Laplacea三个属形态特征上的差异和洲际分布的事实,这三个属虽然有共同的祖先,但由于演化上的歧异,仍应作为独立的属看待。在划分属的界限上,苞被分化与否和花部其他形态的差异具有最重要的意义,花粉表面纹饰的差异也可作为一种依据。Polyspora种群划分也被讨论。     

石山苣苔属(苦苣苔科)花形态演化及分类学意义

石山苣苔属(苦苣苔科)约30种,主要分布于我国南部的石灰岩地区.目前该属已知物种数虽少但花形态极其多样,是该科中分类最为困难的类群之一.基于分子证据,其它8个属中花形态迥异的一些物种被并入石山苣苔属.然而,该属花形态的演化趋势缺乏系统性的研究,传统分类对属的界定与分子系统学研究结果相矛盾的原因,以及是否有形态特征支持新界定的石山苣苔属还不清楚.该研究中,总共编码了19种石山苣苔属植物和9种报春苣苔属植物的35个形态特征,其中包括26个花部形态特征,在分子系统树上追踪了它们的演化路径.结果表明:无论属内还是属间,多数花部形态特征,尤其以往属的分类界定特征,在演化过程中变化频繁且发生了高度同塑性演化,这是导致传统形态分类不自然的关键因素.此外,在观察研究的所有特征中,花丝和柱头的差异可能在石山苣苔属植物共同祖先中经历了演变,或可用于区分石山苣苔属与其姐妹报春苣苔属的大多数种类.因此,在苦苣苔科植物的分类学研究中应当慎用这些花部性状作为分类依据,而且应对形态特征进行广泛地观察研究,在密集的取样和分辨率更高、更可靠的系统树上追踪它们的演化规律.更为重要的是,需要进一步研究导致复杂形态性状演化的内在分子调控机理和外在的自然选择动力,最终更加深入地理解石山苣苔属等典型喀斯特植物的演化过程和机理.     

漆树科植物漆酚的多样性及演化关系研究

漆酚是漆树科植物独有的化学成分,具有良好的抗氧化、抗肿瘤、抗病毒等生物活性,极具药物和工业生产开发价值。该研究通过对国内外有关漆树科各类群有关漆酚数据的搜集和整理,开展漆树科漆酚的多样性与分布情况的综合统计;同时在利用核基因ETS和叶绿体基因rps16和trnL-F重建漆树科系统发育树的基础上,探讨漆酚在漆树科及各属间的起源和演化关系。结果表明:(1)漆树科漆酚具有较高的多样性,在其苯环和-R链上都有很大的变异。(2)发现漆酚仅存在于Anacardioideae亚科中,是该亚科的一个重要界定特征。(3)基于漆酚苯环结构和-R链特征的祖先性状重建分析表明,漆树科的漆酚是由邻苯二酚向间苯二酚演化,而漆酚-R链的十五烃(烯)基则是向十七烃(烯)基平行演化。     

五味子科植物花粉形态及其系统学意义

用光镜和扫描电镜观察了五味子科Schisandraceae23种、6变种和1变型的91份花粉的形态。其中5种、4变种和1变型的花粉形态为首次报道。该科花粉为单花粉,异极,辐射对称,扁球形至超扁球形,其萌发沟的排列格局在被子植物中是独一无二的。若按萌发沟的数目划分,该科花粉可分为3沟型和6沟型两个类型。外壁为网状纹饰,网眼的大小和网脊的宽度与花的形态有一定相关性。研究结果不支持lowski对该科花粉用网眼大小来划分类型的作法,认为对他关于3长沟汇聚的一极即花粉的远极的结论应作进一步探讨;不支持一些学者认为南五味子属Kadsura比五味子属Schisandra原始的观点。根据研究结果可认为,南五味于属的总体演化水平高于五味子属,它们可能是源于共同祖先、沿两条不同的路线平行演化的两个近缘类群。     

鲤科鲴亚科鱼类的系统发育及动物地理学

以雅罗鱼亚科为外群,采用分支系统学的原理和方法对鲐亚科17个属(须鳊属除外)进行了系统发育和动物地理学的分析。结果表明,(1)鲴亚科这17个属为一个单系群,并由4个较小的单系群组成;(2)鲴亚科现在的地理分布格局除源自离散事件外,主要源于扩散事件。鲐亚科的特征演化还表明,东亚地区地质历史的反转演化和平行演化可能在鲴亚科系统发育过程中起了重要的作用。     

牙形刺PERIODON属的演化趋向与地层意义

该文详细地讨论了奥陶纪地层中最常见的牙形刺属 Periodon(围刺)的器官组成、演化趋向以及分布特征,指出在Periodon的演化历程中有三个繁盛期。并依据Periodon的演化趋向,指出了Periodon对地层时代作出准确判断的主要特征。     

鲤科鲌亚科鱼类的系统发育及动物地理学

以雅罗鱼亚科为外群,采用分支系统学的原理和方法对鲌亚科17个属(须鳊属除外)进行了系统发育和动物地理学的分析.结果表明,(1)鲌亚科这17个属为一个单系群,并由4个较小的单系群组成;(2)鲌亚科现在的地理分布格局除源自离散事件外,主要源于扩散事件.鲌亚科的特征演化还表明,东亚地区地质历史的反转演化和平行演化可能在鲌亚科系统发育过程中起了重要的作用.     

樟科木姜子属群的起源与演化

论述了樟科木姜子属群的起源与演化,认为该属群起源于古北大陆南部和古南大陆北部,以及古地中海周围热带地区,起源时间不早于中白垩纪。这一自然属群明显存在着平行进化情况,其核心的木姜子属和山胡椒属极可能是同地起源于共同祖先,我国南部至印度马来西亚可能是这两属的起源和分化中心,并从这里向热带美洲及大洋洲扩散。其余的属可能是从这一核心演化出来。