RNA二级结构在微生物系统发育分析上的应用

RNA二级结构用于微生物分类和系统发育分析在近年来逐渐受到注意并发展起来。文章就此方面的发展做了简要综述,其中对在系统发育分析上的应用部分作了较重点介绍。     

纤毛虫分子系统发育学的研究进展

在回顾纤毛虫分子系统发育学产生发展历史的基础上,介绍了随着20年中RFLP、RAPD和DNA序列分析等分子生物学技术作为该学科的主要研究方法在种群遗传多样性与进化、种上阶元系统发育学两方面取得的研究成果和近期研究进展,最后在探讨纤毛虫分子系统发育学存在的一些问题和解决方法的同时,预测了纤毛虫分子系统发育学今后将极大地推动真核生物的起源与进化,内共生等重要生物进化问题的研究。     

系统发育研究中直同源预测方法的选择策略

测序技术的不断发展和价格的日益降低使得系统发育组学更深层次的研究成为可能。在系统发育组学分析中,至关重要的步骤是直同源预测,这是因为进行系统发育重建的先决条件是进行比对的基因是直同源的。这里我们简单地回顾了直同源的定义和直同源预测的不同方法,与此同时,我们还给出了一些选择更合适的直同源预测方法的建议。     

植物内生固氮菌系统发育进化新进展

在植物内生固氮菌系统发育进化关系研究中,常用的方法有形态学与蛋白质水平法、数值分类和自动化鉴定法、化学分类法、分子遗传学方法等。本文简要介绍了常用方法的关键技术,并归纳了它们的优缺点。生物学的研究进入基因组时代后,随着高通量DNA测序技术在微生物学领域应用的迅速发展,全基因组测序被应用到微生物系统发育进化研究中,然而目前并未发现对已测全基因组序列的植物内生固氮菌进行系统总结。本文在对已测序植物内生固氮菌进行归纳的基础上,又详细研究了基于基因组数据的几种具有代表性的新方法(ANI分析法、最大唯一匹配指数法、核心基因组分析、组分矢量法、基因流动性分析),并结合目前系统发育进化研究常用方法,对植物内生固氮菌系统发育进化研究趋势进行总结和展望,旨在使植物内生固氮菌的系统发育进化关系研究在精确度、可靠性等方面有所突破。     

散白蚁属Reticulitermes分子系统发育与生物地理学研究进展

散白蚁属Reticulitermes隶属于等翅目鼻白蚁科Rhinotermitidae,是一类危害严重的重要社会性昆虫。文章回顾了近年来国内外散白蚁属系统发育和生物地理学研究进展,主要比较了传统方法和分子方法对散白蚁属系统发育的研究,包括对鼻白蚁科的进化关系研究,散白蚁属的分子系统发育现状,分子技术发展过程的总结。对散白蚁属的地理分布与其进化关系研究进行了阐述。线粒体、核基因标记和微卫星系统发育分析可以用于推测具有重要经济价值的散白蚁种类如北美散白蚁等的入侵路线和可能的入侵机制。文章最后展望了新兴测序技术、线粒体全基因组、转录组和宏基因组分析等可以用于散白蚁属系统发育分析。     

常用系统发育树构建算法和软件鸟瞰

系统发育树又称进化树、生命树等,在达尔文的"进化论"一书中首次出现,之后系统发育树的重构被广大生物学家所接受。该文阐述了构建系统发育树的基本流程,对目前用于构建系统发育树的四类算法(距离法、最大简约法、最大似然法和贝叶斯法)进行了详细地分析和比较,并介绍了一些常用系统发育树构建和分析软件(PHYLIP、MEGA、MrBayes)的特点。     

基因树冲突与系统发育基因组学研究

随着越来越多的基因序列被运用于系统发育重建中,随之产生的基因树冲突已成为分子系统发育研究中日益突出的问题.因此,在分子系统发育研究中,应正确理解基因树和物种树之间的差异,充分注意和分析基因树冲突的原因,正确解释分子系统发育的结果.本文通过一些典型实例分析了在多基因系统发育研究中引发基因树冲突的三类主要原因:随机误差、系统误差和生物学因素.在此基础上,对近年来兴起的系统发育基因组学进行了介绍,并以稻属Oryza研究为例,阐述了系统发育基因组学方法在解决基因树冲突以及系统发育研究中的优势和应用价值,并进一步探讨了解决基因树冲突的策略和方法,以期为分子系统发育研究提供一些肩示和帮助.     

系统发育分析中的最大简约法及其优化

随着生物技术的不断发展和系统发育学的深入研究, 在重构系统发育树时, 研究人员往往要面对更多的挑战和困难, 比如： (1)需要分析的样本数（物种数或个体数）不断增加; (2)需要分析的数据量迅速扩大。尤其在基因组测序技术的推动下, 基于分子信息的系统发育重建需要极大的计算量, 因此数学方法、 计算机技术以及其他辅助工具对于系统发育重建的效率和精确度起着至关重要的作用。最大简约法（maximum parsimony）是一种重要的系统发育重建方法, 提高其计算效率对系统发育学研究具有重要意义, 针对该算法的优化改进需要生物学家和计算机专家的共同努力。本文通过详细地阐述最大简约法的计算流程, 分析其参数选择对计算效率的影响, 帮助更多的计算机使用者, 在并不了解系统发育学基础的情况下, 更方便地针对实际的系统发育算法问题给出更好、 更快、 更精准的解决方案; 同时为系统发育研究工作者, 较为清晰地解释最大简约法的构树思想和计算逻辑, 推动针对最大简约法的不断改进与优化。     

哺乳动物系统发育基因组学研究进展

哺乳动物是一类最进化并在地球上占主导地位的动物类群,重建其系统发育关系一直是分子系统学的研究热点。随着越来越多物种全基因组测序的完成,在基因组水平上探讨该类动物的系统发育关系与进化成为研究的热点。本文从全基因组序列,稀有基因组变异及染色体涂染等几个方面简要介绍了当前系统发育基因组学在现生哺乳动物分子系统学中的应用,综合已有的研究归纳整理了胎盘亚纲的总目及目间的系统发育关系,给出了胎盘动物19 个目的系统发育树。本文还分析了哺乳动物系统发育基因组学目前所面临的主要问题及未来的发展前景。     

等位基因杂合子现象及其在系统发育学分析中的研究概述

系统发育研究已是澄清所有进化历史问题的必由之路。选择合适的分子标记以及最大限度地挖掘和利用其所包含的系统发育信息是构建可靠的系统发育树的关键。等位基因杂合子(Intra-individual allele heterozygotes, IIAHs)是核基因内含子作为系统发育研究中的分子标记时常常出现的现象。如何挖掘并利用其中所包含的系统发育信息成为近年来系统发育学的研究热点。文章从此现象的产生、杂合子的分离以及现有的研究方法3个方面详尽概述, 阐述了IIAHs及其在系统发育分析中的最新研究进展。     

在系统发育分析中编码空位

空位包含了可用于系统发育分析的进化信息.为了准确地计算系统发育关系,空位包含的信息应该予以考虑.本文讨论了7种最常用的空位编码方法,并举例说明这些方法的编码原理.另外,本文还介绍了一些经验用以帮助研究者在使用现有的系统发育软件时选择空位编码方法.但是,所有的空位编码方法都有其优点和缺点,需要提出新的空位编码方法才能使空位信息在系统发育分析中得以充分地应用.     

系统发育基因组学——重建生命之树的一条迷人途径

生物基因组计划的相继启动对系统发育学研究的发展产生了深远影响。将基因组学和系统发育学结合起来的“系统发育基因组学”在这一背景下应运而生, 这门崭新交叉学科的出现成为重建“生命之树”的一条迷人途径。文章重点围绕系统发育基因组学的概念以及分析方法进行扼要介绍, 并探讨了它目前潜在的问题以及将来有待发展和完善的地方。     

赤眼蜂属系统进化研究进展

赤眼蜂是一类重要的天敌昆虫,该属包括的种类达180多种,并且广泛地分布于世界各地。通过对形态特征的分析,赤眼蜂属的系统发育研究在不同的研究者中得到不同的分类系统。由于赤眼蜂的个体微小,仅04mm左右,现有的化石记录稀少,并且可用作系统发育研究的形态特征很少,导致该类群的系统发育研究仍有许多不清楚的地方。同时,近年来分子生物学的发展为赤眼蜂系统发育研究提供了很好的途径,也取得了一些共识。但仍然未能提出一套精确的、更可靠的分类系统。作者对近年来的赤眼蜂属系统进化研究进行了综述。     

MATLAB 7.X 生物信息工具箱的应用-- 专用分析工具（ 六）*

序列分析可以获取蕴藏在简单序列中的生物信息,是生物信息分析的基础。通过生物大分子序列差异分析构建的系统树则可为我们提供可视化的物种间的进化关系。MATLAB7.X生物信息工具箱包含了几个图形用户界面设计的专用分析工具,这些专用分析工具交互性好,易于使用。借助于这些分析工具,用户不仅可以对基因序列进行分析查看并能进行相对应的氨基酸序列分析,还可以方便快捷地构建系统发育树。即使用户不会编程也可以进行序列分析和系统发育分析的研究,大大地提高了分析的效率。本文详细介绍了序列分析工具Seqtool和系统发育分析工具Phytreetool在序列分析及系统发育树构建方面的应用,所有操作方便快捷,分析结果可视化程度高。     

根瘤菌系统发育分类方法研究进展*

根瘤菌系统发育地位的判断在根瘤菌新属种的确认中起重要作用。其中,16S rRNA序列分析是关键技术。然而,新近的研究对采用16S rRNA全序列推测的系统发育关系的准确性提出质疑。本实验室的工作表明基因组物理结构分析将能更客观反映其系统发育关系。基因组序列分析在帮助澄清某些根瘤菌属种的系统发育地位中也起重要作用。     

叶绿体系统发育基因组学的研究进展

系统发育基因组学是由系统发育研究和基因组学相结合产生的一门崭新的交叉学科。近年来,在植物系统发育研究中,基于叶绿体基因组的系统发育基因组学研究优势渐显端倪,为一些分类困难类群的系统学问题提出了解决方案,但同时也存在某些问题。本文结合近年来叶绿体系统发育基因组学研究中的一些典型实例,讨论了叶绿体系统发育基因组学在植物系统关系重建中的价值和应用前景,并针对其存在问题进行了探讨,其中也涉及了新一代测序技术对叶绿体系统发育基因组学的影响。     

原核生物eno基因在系统进化中应用及水平转移分析

多基因系统发育研究方法是系统发育分析中的一个重要手段,基因树冲突已成为分子系统发育研究中日益突出的问题。烯醇化酶基因(eno)及其编码的蛋白广泛存在于五界系统中,烯醇化酶为糖酵解途径中重要酶类。文章选取原核生物已注释的eno基因序列进行了系统发育分析。对其中的138个模式菌株的eno基因序列进行系统发育分析和同源性搜索,发现19个模式菌株的eno基因是通过水平转移而来;并通过核苷酸组成、密码子偏好性和基因排列等基因特征分析,进一步验证了水平转移基因的外源性。结果表明:原核生物eno序列具有较高保守性,其大小适中,是研究原核生物系统发育的良好材料。文章在对基因水平转移的供体和受体菌株生活习性、进化历史以及烯醇化酶的结构和功能的研究过程中提供重要参考价值。     

植物系统发育区系地理学研究:以云南植物区系为例

传统植物区系地理学研究主要以植物区系的分类群组成及其分布区类型的分析为主,忽视了进化历史的分析。本文根据前期云南植物区系的分区研究,基于云南种子植物1,983个属的系统发育关系,结合其地理分布,从进化历史的角度分析不同地理单元的分类群组成、系统发育组成及其相似性,探讨各个地理单元的系统发育结构及地理单元间的系统发育相似性。结果表明:云南植物区系不同地理单元的系统发育多样性与科或属的丰富度显著相关,其系统发育结构为非随机型;不同地理单元间的系统发育组成相似性与分类群组成相似性显著相关,二者的聚类分析均表明具有热带植物区系性质的地理单元与具有温带植物区系性质的地理单元各自聚为一类。由此可见,融合进化历史信息的植物区系分析有助于更加深入地理解植物区系的性质和来源。     

贵阳城市化和边缘效应对城市残存森林木本植物系统发育特征的复合影响

城市残存森林具有很高的保护价值,探究城市化与城市残存森林木本植物系统发育特征的关系有助于揭示城市残存森林生物多样性的维持机制。本研究以中国西南山地城市贵阳为研究区域,调查了9个残存森林斑块72个样地中木本植物的组成,计算了其系统发育指数,通过多重比较、配对t检验、相似性分析等方法解析了城市化和边缘效应对城市残存森林木本植物系统发育特征的综合影响。结果表明：灌木群落的系统发育多样性较高但系统发育结构的聚集趋势更明显;高城市化水平下幼苗幼树层植物群落的边缘效应显著;城市化水平对边缘生境植物群落系统发育特征的影响大于内部生境;高城市化水平边缘生境植物群落与低城市化水平内部生境植物群落的系统发育结构差异大。研究表明,城市化水平和边缘效应共同影响了残存森林斑块中植物群落的系统发育特征,建议控制残存斑块周围的城市化程度以减轻边缘效应对残存植物系统发育的影响。     

鼠疫耶尔森氏菌的进化研究:从系统发育学到系统发育基因组学

20世纪90年代末起,基因组学在细菌研究中应用越来越广泛,尤其在进化领域,取得了一系列革命性的发现.本文以鼠疫耶尔森氏菌进化研究为例,介绍了从利用基因组中少数特定片段(等位基因)多态性进行分析的传统系统发育学,到基于大量菌株全基因组序列进行系统发育基因组学的研究发展历程,回顾讨论了基因组学技术的进步为鼠疫菌进化研究领域带来的成果.