DNA分子标记技术在真菌系统学研究中的应用及影响

DNA分子标记技术为真菌系统进化研究提供了许多新的方法,真菌分子系统学已成为一门成熟的学科。简述了真菌分子系统学的发展简史和代表性的研究方法以及对真菌系统学的主要贡献,包括将广义的真菌划分为3个类群,粘菌和卵菌不再属于真菌界成员。真菌生命之树项目的研究结果对真菌界高阶分类系统作出重大调整,将先前的4个门(壶菌门、接合菌门、子囊菌门和担子菌门)变为7个门(微孢子虫门、壶菌门、新丽鞭毛菌门、芽枝霉门、球囊菌门、子囊菌门和担子菌门)和4个亚门,并对真菌各类群概念作出修订。此外,DNA分子标记技术对真菌种概念的认识、有性型-无性型关联及分子生态学等研究领域产生了重要影响。     

基于18S rRNA基因序列分析唇口目苔藓动物主要类群的系统发生关系

对隶属于3亚目、5次目、20科、23属共25个种类的唇口目(裸唇纲)苔藓虫18S rRNA基因部分序列进行了序列测定.结合从GenBank中获得的该类群其它7个种类的18S rRNA基因同源序列,以序列分析软件对其序列组成和变异进行了比较分析;同时,以羽苔虫(被唇纲)和管孔苔虫(窄唇纲)为外类群,以邻接法和最大简约法重建了它们的系统发生树,分析了该目主要类群系统发生关系.序列分析结果显示:经比对后序列长度为884 bp,其中保守位点241个,可变位点643个,简约信息位点357个;A,T,C和G 4碱基平均含量分别为23.8%、22.8%、24.4%和28.9%.分子系统树表明:本研究所有有囊类构成1个单系群,其中檐胞次目的几种苔虫位于皮壳次目内部;无囊类形成1个多系群,其中的亚目级(新唇口亚目)和次目级分类阶元(枝室次目、假软壁次目和隐壁次目)也都为多系发生,这些结果与前人的分子系统学研究结果大体一致,而与传统的形态分类体系间存在明显的冲突.     

被子植物APG分类系统评论

随着植物分子系统学的兴起,被子植物系统发育研究取得了举世瞩目的进展。被子植物系统发育组提出了基于DNA证据的被子植物在目、科分类阶元上的分类系统,简称APG系统。本文简要概括了APG系统的主要成就:(1)验证了被子植物分类系统的可重复性和可预言性;(2)解决了一些依据形态学性状未能确定的类群的系统位置;(3)证明了将被子植物一级分类分为双子叶植物和单子叶植物的不自然性;(4)证实了单沟花粉和三沟花粉在被子植物高级分类单元划分中的重要性;(5)发现雄蕊的向心发育和离心发育在多雄蕊类群中是多次发生的,不应作为划分纲或亚纲的重要依据;(6)支持基于形态学(广义)性状划分的大多数科是自然的;(7)将一些长期认为自然的科四分五裂。同时,我们指出了尚需深入研究的几个问题:(1)如何将以分子数据建立的系统和以综合形态学证据建立的系统相协调;(2)依据APG系统的研究结果需要创立新的形态演化理论;(3)只以"单系群"作为划分科、目的依据值得商榷;(4)APG系统中一些目的分类没有可信的形态学共衍征;(5)依据APG系统需要做出一个自然系统的目、科检索表和目、科的特征集要。此外,我们对以亚洲,特别是东亚为分布中心的一些类群的系统关系或分类等级提出建议,包括八角科、芒苞草科、水青树科、火筒树科、马尾树科、七叶树科、槭树科、伯乐树科应独立为科,山茱萸科(广义)应分为山茱萸科(狭义)和蓝果树科(广义)。     

DNA 序列在蕨类分子系统学研究中的应用

在分子系统学研究中, 目的基因或者基因片段的选择是最关键的一步, 由于进化速率的差异, 不同的DNA序列适用于不同分类阶元的系统发育研究。本文综述了目前蕨类分子系统发育研究中常用的DNA序列分析, 它们分别来自叶绿体基因组、核基因组和线粒体基因组, 着重阐明叶绿体基因在蕨类分子系统学研究中的应用。本文还简要介绍了分子系统学研究中常见的问题及解决方法(如内类群和外类群的选择, 适宜DNA片段的选择策略), 总结了目前蕨类植物分子系统学研究所取得的进展和研究现状, 展望了当今国际蕨类分子系统学的研究趋势。     

利用宏DNA条形码研究浮游动物多样性——以鸭绿江口为例

为评价宏DNA条形码技术在我国海洋生物多样性监测中的应用潜力,采集了22份鸭绿江口浮游动物样品,分别利用宏条形码分子鉴定和形态鉴定方法对优势类群桡足类进行多样性的比较研究。结果显示:(1)利用宏条形码分子鉴定方法共鉴定出4目23科32属229个操作分类单元(Operational Taxonomic Units, OTUs),形态方法共鉴定出3目5科5属6种;同时,利用形态鉴定得到的分类阶元多数(目:100%、科:80%、属:80%)能用宏条形码分子鉴定方法鉴定出来,而宏条形码分子鉴定方法鉴定得到的分类阶元多数(目:25%、科:83%、属:88%)却未能用形态鉴定出来,表明宏条形码分子鉴定方法在鉴定物种丰富度方面具有明显优势。(2)利用宏条形码分子鉴定与形态鉴定桡足类的多样性指数呈显著的一致性(r=0.524,P=0.024),表明宏条形码鉴定方法与形态方法在评价物种多样性方面具有较好的可比性。本研究表明宏条形码分子鉴定方法在我国海洋浮游动物业务化监测中具有较高的应用潜力。     

全长rDNA簇在蝽类昆虫生命树构建中的应用前景(昆虫纲,半翅目)

在昆虫纲中,生命树计划正在以目级阶元中的分类单元为单位逐步推进.针对这一大的背景,以及高级阶元和种级阶元分子系统学研究间脱节现状,提出以rDNA簇为一组分子标记、并且在未来高级阶元系统发育研究中将目前选取少量代表类群的做法改为将尽量多的物种包含到一棵系统发育树中的建议.其中首先简要介绍了rDNA簇的结构及其中各分子标记在分子系统学研究中的应用价值,随后以蝽类昆虫为例,有针对性地总结了rDNA簇中不同基因序列已有数据的丰富程度及其在分子系统学研究中的应用情况.首次给出了蝽类昆虫28S rRNA近全长序列的二级结构模型.基于对18S rRNA和28S rRNA二级结构研究所积累的认识,强调了18S rDNA和28S rDNA内部不同区段之间变异模式和应用价值的差异,论证了未来在生命树构建中深化对rDNA簇中各基因进行联合应用的合理性和可行性.     

团藻目分子系统学研究进展

包含许多重要类群的团藻目在绿色植物系统演化中占有十分重要的地位。普遍认为现在的绿色植物起源于团藻目的绿色鞭毛类 ,有人认为鞭毛细胞表面覆盖有鳞片的塔胞藻类是绿色植物的祖先。团藻目是分子系统学研究比较多和比较深入的一个类群 ,通过研究证实其有单一共同祖先 ,而莱茵衣藻在所有已经经过DNA测序分析系统发育的绿色单细胞类群中是最可能的种类。本文结合自己的工作 ,对国内外这一研究领域概况进行综述。     

团藻目分子系统学研究进展

包含许多重要类群的团藻目在绿色植物系统演化中占有十分重要的地位。普遍认 为现在的绿色植物起源于团藻目的绿色鞭毛类,有人认为鞭毛细胞表面覆盖有鳞片的塔胞藻类是绿色植物的祖先。团藻目是分子系统学研究比较多和比较深入的一个类群,通过研究证实其有单一共同祖先,而莱茵衣藻在所有已经经过DNA测序分析系统发育的绿色单细胞类群中是最可能的种类。本文结合自己的工作,对国内外这一研究领域概况进行综述。     

被子植物起源研究中几种观点的思考

对被子植物起源研究中的几种观点进行了讨论。(1)由于被子植物存在着一组共同的性状,它们不可能是从不同祖先起源的,而是有着共同的祖先。被子植物是一个单源起源的类群。现存被子植物分类系统是依据包括形态学(广义)、分子系统学、古植物学和植物地理学等的综合性状建立的,只能表示出现存类群的亲缘关系并且追溯到它们最近的祖先。人们现在还不可能建立一个包括全部已绝灭的类群和现代生存类群的谱系发生系统。因此,现存被子植物分类系统只能看作是“亲缘”系统。(2)分析了用于推测被子植物起源时间的分子、化石和地理分布证据。我们认为,要确定被子植物起源时间,植物化石是一类重要证据,但化石只能说是植物本身可保存部分和当时当地所提供的化石条件的综合反映,它们不可能就是植物类群或种的起源时间。人们还必须考虑到化石本身的演化历史。应用分子钟也是一种手段,但误差比较大。如果我们除了利用上述两种资料之外,根据植物类群的现代分布格局及其形成,把植物的演化同地球的历史和板块运动联系起来,以推断它们起源的时间,这无疑会增加其可信度。通过对56个种子植物不同演化水平的重要科属地理分布的研究结果,我们曾提出被子植物的起源时间可能要追溯到早侏罗世,甚至晚三叠世。(3)分析了基于分子证据所提出的被子植物基部类群——ANITA成员(包括无油樟科Amborellaceae、睡莲科Nymphaeaceae、八角目Illiciales、早落瓣科Trimeniaceae、木兰藤科Austrobaileyaceae)的性质,讨论了ANITA成员在现代几个被子植物分类系统中的系统位置的不同观点,评价了它们的形态学(广义)性状。指出ANITA的成员由于包含大量的祖征,是属于原始的类群。但由于它们的共有衍征很少,如花粉球形,说明它们在被子植物演化早期就分道扬镳了,沿着不同的传代线分化。因此ANITA是一个源于不同传代线的复合群。     

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。