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。     

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。     

歧隐翅虫亚族(鞘翅目,隐翅虫科)分类特征分析及单系性质疑

一个分类阶元是否单系,在当代分类学与系统学的意义上直接决定这个分类阶元的有效性,即可否广泛接受.形态学分析和动物地理分布模式可以提供非常有价值的启示.鞘翅目隐翅虫科隐翅虫亚科隐翅虫族的歧隐翅虫亚族Anisolinina Hayashi,1993(Coleoptera,Staphylinidae,Staphylininae),尽管是一个建立不久的分类单元,但亚族的分类定义、包括的种属、以及各属种的相互关系等,最近发生了较大的变化.通过分析一些重要的、用来定义这个亚族的关键形态性状,如前胸背板缘折上缘线与下缘线、上颚须、下唇须等,比较亚族内各属级单元的分类历史与动物地理分布,揭示歧隐翅虫亚族Anisolinina不是一个单系类群.     

寒武纪腕足动物起源:假说、问题与展望

腕足动物与软体动物和环节动物等十多个动物门类一起构成后生动物(metazoa)中分异度最大的谱系分支——冠轮动物(Lophotrochozoa)。在冠轮动物分支概念提出20周年之际,分子系统学和基因组系统学的大量研究基本证实了腕足动物、帚虫动物和外肛动物组成的触手冠动物(Lophophorata)为单系起源(monophyly),分类上属于原口动物亚界(Protostomia),从而彻底否定了上百年传统动物学教科书上腕足动物属于后口动物亚界(Deuterostomia)或原口动物亚界与后口动物亚界之间的过渡类群的传统观点。腕足动物作为寒武纪演化动物群的重要组成部分和寒武纪大爆发期间的主要动物门类代表,因其形态发育和壳体矿化等多项特点以及海量的化石记录,历经数十余年单系、多系和并系起源的争论之后,其单系起源得到了分子生物学、基因组系统学和形态学(包括化石和现生类群)研究越来越多的强力支持。长期以来,寒武纪腕足动物门曾存在帚虫状祖先起源假说、蛤氏虫(Halkieria)起源假说和托莫特壳起源假说。目前,蛤氏虫起源假说遭到了不同国际学者的质疑和否定。澄江化石库(寒武系第三阶)最新发现的化石新种——精美玉玕囊形贝(Yuganotheca elegans),因具有砂质胶结的椎管状身体,具有封闭的腕足动物状的纤毛环取食器官,具有腕足动物状的边缘刚毛、脉管循环系统、U形的消化系统和蠕虫状的肉茎附着结构等,被誉为腕足动物的"始祖鸟化石",成为联系帚虫动物门、腕足动物门和椎管状托莫特壳的化石类群。然而,因该化石缺乏成对的矿化(磷酸钙或碳酸钙)壳体,对现今广泛使用的腕足动物高级分类方案提出了新的思考和挑战。     

核基因在鸟类分子系统发育学研究中的应用

核基因作为一种新的遗传标记,近年来被广泛应用于鸟类分子系统发育研究中.核基因与线粒体基因位于不同的遗传载体上,因此被引入到系统发育学研究中为物种树的重建提供独立的证据.常用的外显子标记为重组激活基因1(RAG-1),重组激活基因2(RAG-2),癌基因c-myc,原癌基因c-mos,它们由于缓慢的进化速率而被用于鸟类高级分类阶元的系统学研究中.常用的内含子标记是β纤维蛋白原基因内含子7(β-fibrinogen intron7,β-fibint7),肌红蛋白基因内含子Ⅱ(myoglobin intionⅡ).内含子标记通常与线粒体序列联合使用,形成具有互补系统发育信号的数据集,应用于各种分类阶元的系统学研究中.     

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.     

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。