基于叶绿体DNA非编码序列的蒙古扁桃谱系地理学研究

该研究选取中国西北干旱区第三纪孑遗植物蒙古扁桃（Amygdalus mongolica）,基于叶绿体DNA非编码trnH psbA序列对蒙古扁桃17个居群324个个体进行了谱系地理学研究。结果表明：（1）蒙古扁桃trnH psbA序列长度350 bp,变异位点63个,共有9种单倍型,居群间总遗传多样性为（H_t）为0.758,居群内平均遗传多样性为（H_s）为0.203,贺兰山东麓及阴山南麓边缘的居群具有较高的单倍型多样性及核苷酸多样性并固定较多特有单倍型,推测这2个地区是蒙古扁桃在第四纪冰期时的重要避难所。（2）AMOVA分析表明,居群间的遗传变异为83.84%,居群内的遗传变异为16.16%,居群间遗传分化系数N_st>G_st（N_st=0.733, G_st=0.655, P>0.05）,表明蒙古扁桃不存在明显的谱系地理结构;根据单倍型地理分布及网络关系图,把蒙古扁桃自然地理居群分为东、西两大地理组群,而且东、西地理组群没有共享单倍型;居群遗传结构分析表明,两大地理组群遗传分化较大。（3）蒙古扁桃居群在间冰期或冰期后经历了近期的居群扩张,由于奠基者效应使得多数居群只固定了单一的单倍型。     

基于SSR分子标记的草果栽培起源分析

为探索草果（Amomum tsaoko）的遗传多样性和栽培起源,对草果和拟草果（A. paratsaoko）在8个SSR位点上的遗传变异进行了分析。结果表明,8个SSR位点在20个草果居群和5个拟草果居群分别检测到149和101个等位基因,特有等位基因分别为44和59个。方差分析（AMOVA）表明,仅10.43%的遗传变异存在于2物种间,8.66%于种内居群间,80.91%于居群内（P<0.01）。拟草果居群总的遗传分化程度较大（0.15≤F_st≤0.25）,草果的为中度（0.05≤F_st≤0.15）。SMM模式下2物种的遗传分化均加大（F_st<P_st）。因此,草果和拟草果共享祖先的遗传多样性,可能通过随机遗传漂变完成谱系分选后基因突变的积累形成了现有遗传分化模式;围绕大围山的马关、屏边地区可能是草果栽培起源地理中心。     

基于线粒体DNA序列的秦岭地区淡足青步甲种群遗传结构分析

淡足青步甲Chlaenius pallipes是一类重要的天敌昆虫。为了揭示秦岭地区淡足青步甲的种群遗传分化和种群历史动态,对13个地理种群151个个体的线粒体Cox1-tRNALeu-Cox2片段DNA序列进行了分析。序列比对后的全长为1 602 bp,共检测到57个多态性位点,定义65个单倍型,其中48个为居群内特有单倍型,17个为居群间共享单倍型。单倍型多样性指数H_d 为0.972,核苷酸多样性指数P_i为 0.0025。该种群遗传分化明显,但AMOVA分析结果表明变异主要来源于种群内,占变异总量的92.10%。SAMOVA和PERMUT分析结果均表明秦岭地区的淡足青步甲种群不存在明显的谱系地理结构。结合中性检验、错配分布和BSP分析结果表明该物种发生过种群扩张,且扩张时间大致在0.100-0.025 Ma之间。     

基于叶绿体基因组分析我国苜蓿属植物演化路径

全球苜蓿属植物约87种,我国有15种,大多为广布种,可生活在不同的生境当中。该属植物由于荚果等形态变异复杂,繁育系统多样,其进化历史一直是本领域关注的热点问题之一。随着分子生态学的发展,利用基因组学的方法解决生态学问题不断报道,但目前我国苜蓿属物种的叶绿体基因组数据缺乏,有关其演化路径的研究尚少有开展。为此,选取了我国苜蓿属10个代表物种和胡卢巴属1种,测序比较其叶绿体基因组结构特征,基于叶绿体基因组和核ITS序列构建分析其系统发育关系,并结合物种地理分布生境特征探究我国苜蓿属植物的演化路径。结果显示,以上苜蓿属植物的叶绿体基因组大小为121-127 kb,均为非典型的"四区"结构,缺失反向重复区。在10个苜蓿属物种的叶绿体基因组中共检测到1,273个SSR位点,这些SSR位点可以作为潜在的分子标记用于我国苜蓿属植物资源的鉴定。供试苜蓿属物种的叶绿体基因组共发生6次基因倒位。天蓝苜蓿的2个倒位发生在基因atpB到ycf3、ndhC到trnL^UAA之间的区域;青海苜蓿和花苜蓿的叶绿体基因组共享4个倒位,分别位于基因psbM到psaA、ndhB到trnN^GUU、ndhB到rpoA以及clpP到rpl20区间。天蓝苜蓿中还存在clpP、rpoC1和atpF基因内含子的丢失现象。基于叶绿体基因组及ITS序列构建的苜蓿属系统发育关系,支持传统上将苜蓿属划分为紫苜蓿组、南苜蓿组、阔荚苜蓿组和天蓝苜蓿组的分类处理。其中,直果胡卢巴、单花胡卢巴与毛荚苜蓿形成一支,位于系统树的基部,支持中国苜蓿属和胡卢巴属之间存在过渡类型"类苜蓿植物"的观点。分析我国苜蓿属植物的分化原因可能与这些物种的生境有关,特别是年平均温度可能是导致苜蓿物种分化的决定性因素。     

绿带闭目天蛾和构月天蛾在海南岛及周边大陆的遗传分化

海南岛是与周边大陆存在地理隔离的大陆性岛屿,探索该岛屿与邻近大陆上生物的遗传分化有助于理解地理隔离对生物遗传分化的影响。在海南岛及其周边大陆15个地点采集两种鳞翅目天蛾科(Lepidoptera: Sphingidae)昆虫(绿带闭目天蛾Callambulyx rubricosa 88头和构月天蛾Parum colligata 57头),选择线粒体基因COI、Cytb和核基因 EF-1α作为分子标记开展遗传多样性研究。基于COI-Cytb分析的结果表明,两物种的核苷酸多样性均较低(分别为0.00434和0.00818),且均在广东广西、越南和海南岛群体之间存在明显的谱系地理结构。两个物种在三个群体间均检测出低水平的基因流(N_m分别为0.09-1.22和0.18-0.57)和高水平的遗传分化(F_ST分别为0.29-0.84和0.47-0.73)。两个物种最高的遗传分化都发生在海南岛与大陆群体之间,且海南岛群体的单倍型数量少于周边大陆群体。Mantel检验结果表明遗传距离与地理距离之间存在显著正相关关系,中性检验结果表明两个物种均未经历显著的种群扩张。综上,研究认为绿带闭目天蛾(C. rubricosa)和构月天蛾(P. colligata)的海南岛群体与邻近大陆群体间的基因交流较少,遗传分化程度较高,推测地理隔离可能是其产生遗传分化的重要原因之一,这一结果将为海南岛生物多样性的保护提供宝贵的建议。     

西南地区野生刺梨的遗传多样性和遗传结构研究

为了探究西南地区野生刺梨(Rosa roxburghii)的遗传多样性和起源演化,该研究基于2段单拷贝核基因(GAPDH和ncpGS)和3段叶绿体基因(atpF-trnH、trnL-trnF和trnG-trnS)的拼接序列,对刺梨27个野生居群共320个个体进行PCR扩增和测序,并用相关软件对测序结果进行分析。结果表明:(1)在单拷贝核基因和叶绿体基因水平上刺梨均表现出较低的遗传多样性(scnDNA: Hd=0.469 2, π=0.000 49; cpDNA: Hd=0.653 4, π=0.000 65),并且不同居群间存在较大差异。(2)分子方差分析(AMOVA)结果均显示,遗传变异主要发生在居群内,表明居群内的变异是野生刺梨遗传变异的主要来源,居群间存在明显的遗传分化( cpDNA:F_ST=0.336 47,G_ST=0.273,N_ST= 0.308; scnDNA:F_ST=0.094 87,N_ST=0.076,G_ST=0.056),刺梨的分布不具有明显的谱系地理结构(P>0.05)。(3)中性检验 Tajima''s D值均为不显著负值,符合中性进化模型。Fu''s Fs值均为显著负值,结合失配分析曲线,推测刺梨种群在小范围内经历过扩张,但总体上维持稳定状态。(4)根据单倍型多样性得出,毕节地区的居群遗传多样性水平较高并且拥有丰富的单倍型,推测可能为冰期避难所,因此应对其实施就地保护。对于拥有特殊性状和特有单倍型的居群也应采取优先保护措施。该文为野生刺梨资源保护和遗传育种提供了一定的参考价值。     

西南地区6种魔芋属植物基于cpDNA序列的遗传多样性研究

研究野生作物资源的遗传变异及分化机制对种质资源的收集与改良具有重要意义。魔芋是我国西南地区的特色经济作物,但由于受到人为活动干扰,野生种群不断衰退。为评估西南地区魔芋属(Amorphophallus)野生群体的遗传多样性,探究代表性物种的系统发育地位,该研究利用3个叶绿体DNA(cpDNA)片段,分析了魔芋6个物种的遗传多样性,重建了种间系统发育关系。结果表明:(1)西南地区野生魔芋群体的遗传多样性普遍较低,虽然单倍型多样性(H_d)均值为0.428,但近一半群体只有1个单倍型,6个物种整体水平上的单倍型多样性在0.704到0.983之间。(2)在6个物种间检测到高水平的遗传分化,遗传分化系数(F_ST)值在0.481到0.967之间。(3)系统发育分析表明,选取的27个魔芋种主要聚成3个分支:非洲分支、东南亚分支和东亚大陆分支。疣柄魔芋(A. paeoniifolius)隶属于东南亚分支,而东亚大陆分支A包含花魔芋(A. konjac)和西盟魔芋(A. krausei),东亚大陆分支B由东亚魔芋(A. kiusianus)、滇魔芋(A. yunnanensis)和东京魔芋(A. tonkinensis)构成。生境隔离与人为干扰造成了西南地区野生魔芋群体较低的遗传多样性,魔芋属东亚大陆分支的分化可能与早期的快速扩张和生态适应有关。该研究为西南地区魔芋资源的合理保护、可持续利用和杂交育种提供了参考资料。     

滇牡丹遗传多样性的ISSR分析

应用ISSR标记对中国西南地区特有植物滇牡丹(Paeonia delavayi)的遗传多样性进行了研究。从100个引物中筛选出10个用于正式扩增,在取自16个自然居群和1个迁地保护居群的511个个体中,检测到92个多态位点。在居群水平上,多态位点百分率（PPB）为44.61%,Nei′s基因多样性指数（H）和Shannon信息指数（I）分别为0.1657和0.2448。在物种水平上,多态位点百分率（PPB）为79.31%,Nei′s基因多样性指数（H）和Shannon信息指数（I）分别为0.2947和0.4355。居群间的遗传分化系数(G_ST)达0.4349。结果表明：滇牡丹遗传多样性水平较高,居群间遗传分化较大。结合以前的研究结果,对滇牡丹的现状进行评估的结果显示,滇牡丹并不濒危。     

山麦冬及其近缘种DNA条形码研究

通过分析山麦冬及其近缘种cpDNA trnL-F、psbA-trnH间隔区序列特点,探讨trnL-F、psbA-trnH序列作为山麦冬及其近缘种DNA条形码的潜力。分别对两者进行PCR扩增后,并进行纯化测序。其中山麦冬及其近缘种9个物种18个样品的trnL-F序列长度为355~356 bp,在山麦冬属内序列完全一致,但在沿阶草属中存在特异变异位点,可对麦冬与沿阶草两物种进行鉴别。而psbA-trnH序列长度为543~544 bp,仅在麦冬中存在特异鉴别位点。结果表明,trnL-F、psbA-trnH序列由于进化速率低、保守性强,仅适合麦冬类植物属间鉴别的DNA条形码,而在属下水平的应用有一定的局限。     

基于单基因和联合基因的新疆黑条小车蝗种群遗传多样性分析

黑条小车蝗〔Oedaleus decorus decorus （Germar）〕是新疆温性荒漠草原最为重要的蝗害之一,目前关于新疆该蝗种群的遗传多样性和亲缘关系尚不明确。测定了新疆黑条小车蝗14个地理种群194条序列的线粒体COI和ND5基因,通过单基因和联合基因分析比较新疆该蝗的遗传多样性和遗传分化情况,并基于可信度高的联合基因探讨新疆该蝗种群可能的扩散路径。黑条小车蝗14个地理种群的COI和ND5联合基因均表现出高遗传多样性（Hd为0.904 8~1.000 0,Pi为0.010 0~0.341 5）,且各种群间遗传分化较大,基因交流不充分（Fst为0.385 1,Nm为0.40）。种群间的遗传差异来源于种群内部（80.03%）,并且地理距离可能不是影响种群间遗传距离的主要因素。综合遗传多样性分析,单倍型网络图和系统发育树结果显示联合基因较于单基因可信度更高。新疆黑条小车蝗遗传分化较高的种群可能主要由地形地貌所致,遗传分化较低的种群可能受西北季风影响;新疆黑条小车蝗种群的早期建立种可能来源于伊犁地区,一支经天山山脉扩散至博乐、乌市及哈密地区,另一支由塔城地区经准噶尔盆地扩散至富蕴县。     

10种棘豆属植物的trnL-F序列及其分子系统学研究

选择内蒙古27个样地采集的10种棘豆属植物54个单株,提取样品的基因组DNA,对其叶绿体trnL-F序列进行扩增、测序,所得序列利用ClustalX软件进行对位排列,并用MEGA5.0软件采用最大似然法构建系统发育树,以探讨棘豆属的种间关系与系统进化.结果显示:(1)10种棘豆属trnL-F的变异位点54个,信息位点46个,种间碱基差异百分率为1.9％,GC含量变化范围在30.69％～31.50％之间.(2)棘豆属与黄芪属各为一支,自展支持率达99％,支持棘豆属植物为单系起源.(3)系统树中小花棘豆的样本自成一支,为相对独立进化;多叶棘豆、砂珍棘豆和黄毛棘豆的样本相互混杂,表明亲缘关系很近,从而支持《内蒙古植物志》将三者归入真棘豆亚属轮叶棘豆组的观点.(4)刺叶柄棘豆的样本不同样地形成2个分支,对其亚属水平上的分类需进一步探讨.(5)缘毛棘豆与阴山棘豆的样本聚成一支,支持将二者归入矮生棘豆组.研究表明,trnL-F序列可为棘豆属下种间系统发育关系研究提供分子证据.     

中国薯蓣属植物叶表皮微形态特征及其分类学意义

利用扫描电子显微镜(SEM)对中国薯蓣科薯蓣属7组31种1亚种2变种植物的叶表皮细胞、叶表皮毛、气孔器类型、气孔大小、气孔纹饰等叶表皮微形态特征进行了观察和比较研究,为薯蓣属内种间的分类界定及系统发育研究提供证据。结果表明:中国薯蓣属各组之间在叶表皮毛、叶表皮细胞和气孔等微形态特征存在较大的差异,但也呈现出一定的组间特异性规律,如:四至六边形的叶表皮细胞、气孔周围平直的垂周壁式样为根茎组植物所特有;丁字型毛组叶脉和叶肉细胞上覆盖大量特有的2叉T型表皮毛;复叶组的叶脉和叶肉细胞具相当密集的表皮毛;基生翅组和周生翅组的气孔器类型衍生出了三胞型;气孔旋转方向在各组中明显分化,在丁字型毛组、白薯莨组和周生翅组(多毛叶薯蓣除外)中为左旋,而顶生翅组、基生翅组和复叶组表现为右旋。研究表明,叶表皮微形态特征在薯蓣属植物中是较为稳定的演化特征,可以作为中国薯蓣属分类与鉴定的依据;据此推断薯蓣属中顶生翅组和周生翅组较为进化,根茎组是薯蓣属的分化中心;对薯蓣属中存在争议的种:盾叶薯蓣和小花盾叶薯蓣、穿龙薯蓣和柴黄姜、马肠薯蓣、多毛叶薯蓣以及白薯莨等进行了分类界定。     

基于ITS和trnL-trnF序列的草木樨种群遗传多样性研究

以白花草木樨(Melilotus alba)和黄花草木樨(Melilotus officinalis)18个地理种群植物为材料,用ITS序列和trnL-trnF序列研究了2种草木樨不同种群间的遗传多样性。结果表明:(1)trnL-trnF序列对位后长度为459bp,其中包括6个变异位点,6个简约信息位点,G+C含量为33.1%;ITS序列对位后长度为714bp,其中包括5个变异位点,3个简约信息位点,G+C含量为48.9%。(2)在基于trnL-trnF序列构建的系统发育树中,2种草木樨能够形成单系分支,说明trnL-trnF序列在草木樨中的鉴别能力较强。(3)单倍型多样性以及核苷酸多样性分析表明,黄花草木樨的遗传多样性高于白花草木樨。     

小麦抗白粉病相关基因GST克隆与表达

以从小麦抗白粉病相关基因差异表达分析中获得的EST-3 (Genbank序列号EX567360)为标签,采用电子克隆的方法对其进行延伸,并对电子克隆结果进行半定量RT-PCR验证,最后对白粉菌不同侵染时间进行了表达分析.经RT-PCR扩增,EST-3表达的带型变化趋势与其在抑制性消减杂交SSH-cDNA的差异显示情况一致,且RT-PCR获得的序列与电子克隆的序列一致性达98％.生物信息学分析表明,该序列是由875 bp核苷酸组成的,具有完整的开放阅读框架,编码蛋白为229个氨基酸,GenBank序列号JK841279,含有一个N端和C端谷胱甘肽硫转移酶结构域,该序列与小麦谷胱甘肽硫转移酶基因(GST)一致性较高,达97％.表达分析结果显示,白粉菌侵染24 h表达受到抑制,48 h开始表达,侵染72 h表达最强,96 h又开始下降,表明GST基因属于白粉菌诱导型相关基因,参与小麦对白粉病的应答反应.     

29个蔷薇属植物的孢粉学研究

采用扫描电镜技术对蔷薇属25个种及4个月季品种的花粉形态进行观察分析,探讨单叶亚属及蔷薇亚属中的芹叶组、合柱组、桂味组、月季组及月季品种之间的亲缘关系。研究表明:(1)所有被测样品的花粉都为具三孔沟的N3P4C5型单粒花粉,形状包括近球形、长球形及超长球形,其中大部分都为极轴较长的超长球形,以小檗叶蔷薇(P/E=2.29)最长。(2)在疏花蔷薇、托木尔蔷薇以及重瓣黄刺玫中发现有花粉二型现象。(3)被测样品外壁纹饰主要包括条纹、孔穴-条纹及近孔网纹3类,条纹类型主要出现在芹叶组中,而孔穴-条纹类型则为蔷薇属植物较普遍的纹饰。(4)聚类分析表明,小檗叶蔷薇与其它种亲缘较远,被测月季品种与月季组关系较近,芹叶组与合柱组关系较近,桂味组中的弯刺蔷薇与其他蔷薇的纹饰有明显区别,被单独分开。     

利用DNA片段测序方法探究枳属和富民枳的分类地位

富民枳(Poncirus polyandra)属于芸香科(Rutaceae)枳属(Poncirus Raf.).自发表以来,分类地位一直备受争议,其中在Flora of China中认为富民枳为柑橘杂交种(Poncirus polyandra),把枳属归并于柑橘属(Citrus).该研究选取枳属的富民枳、枳(Ponci...     

Phylogeny of Castanea (Fagaceae) based on chloroplast trnT-L-F sequence data

Species in the genus Castanea are widely distributed in the deciduous forests of the Northern Hemisphere from Asia to Europe and North America. They show floristic similarity but differences in chestnut blight resistance especially among eastern Asian and eastern North American species. Phylogenetic analyses were conducted in this study using sequences of three chloroplast noncoding trnT-L-F regions. The trnT-L region was found to be the most variable and informative region. The highest proportion of parsimony informative sites, more and larger indels, and higher pairwise distances between taxa were obtained at trnT-L than at the other two regions. The high A+T values (74.5%) in the Castanea trnT-L region may explain the high proportion of transversions found in this region where as comparatively lower A+T values were found in the trnL intron (68.35%) and trnL-F spacer (70.07%) with relatively balanced numbers of transitions and transversions. The genus Castanea is supported as a monophyletic clade, while the section Eucastanon is paraphyletic. C. crenata is the most basal clade and sister to the remainder of the genus. The three Chinese species of Castanea are supported as a single monophyletic clade, whose sister group contains the North American and European species. There is consistent but weak support for a sister–group relationship between the North American species and European species.     

双花木属植物潜在分布区模拟与分析

气候变化直接影响着物种的分布范围。了解气候变化对濒危物种分布区的影响,是开展保护生物学研究的基础。双花木属(Disanthus Maxim.) 1种1变种,隶属金缕梅科(Hamamelidaceae),为东亚特有濒危物种和典型的中-日间断分布成分,在研究东亚植物区系地理演化方面具有重要的科学价值。本研究基于双花木属植物19个当前居群分布点的气候变量,运用MaxEnt模型预测双花木属植物在末次盛冰期(约22000年前)、当前(1950—2000年)和未来(2060—2080年)气候情景下的潜在分布区的结果显示,受试者工作特征曲线下的面积(AUC=0.9999±0.0001)接近于1,表明MaxEnt模型的预测准确度极高;气候变量贡献率和Jackknife检验评估的结果显示,制约双花木属植物分布的主导气候变量是最湿月降水量和最干月降水量。采用ArcGIS 10.0中的ArcToolbox空间分析工具定量分析比较双花木属的分布动态,基于生境稳定性(N_(stab))、当前与其他时期分布区面积比(N_a)和扩张/收缩程度(N_e)的分析结果揭示,在双花木属植物进化过程中,分布范围经历了收缩过程;未来的温室气体排放量升高程度不同,其适生区呈现不同程度(30%—65%)收缩,特别是RCP 8.5气候情景下,我国武夷山山脉的潜在分布区有可能会丧失。探讨双花木属植物对不同时期气候变化的响应,重建冰期以来该属植物地理分布的变迁历史,分析限制其潜在地理分布的主导气候变量,可为双花木属植物保育措施的制定和东亚地区植物区系物种形成演化的研究提供理论参考。     

白边钱苔和刺毛钱苔形态特征及其地理新分布

通过对内蒙古自治区鄂托克旗和杭锦旗苔藓植物的采集研究与标本鉴定,发现了钱苔科的2个新分布种——白边钱苔(Riccia albolimbata)和刺毛钱苔(Riccia setigera)。白边钱苔为亚洲新记录种,首次在中国内蒙古自治区鄂尔多斯市发现,其主要特征为植物体具有白色腹鳞片,边缘呈白色。刺毛钱苔为内蒙古新分布种,其主要特征为叶状体背面具刺毛。该研究对白边钱苔和刺毛钱苔的形态特征和地理分布进行了具体描述,将其与相似种进行了比较分析,并提供了这2个种的图版和中国钱苔属分种检索表,丰富了中国乃至亚洲钱苔属的研究资料。