蚜虫系统发育研究进展

文中简单回顾了蚜虫分类学研究和蚜虫高级阶元系统关系研究的历史,比较分析了有代表性的蚜虫类高级阶元系统发育关系,总结出现有系统发育关系中普遍存在的共识和争议:共识是将具有卵生生殖方式的球蚜类和根瘤蚜类与其它具有卵胎生生殖方式的蚜虫区分开,进而将之视为最古老的蚜虫支系;而主要的争议在于大蚜类、毛蚜类和扁蚜类的系统地位,以及几个相关类群间的亲缘关系,如短痣蚜类和大蚜类间的关系,斑蚜类、纩蚜类和群蚜类间的关系等.在研究进展中还介绍了分子生物学方法在蚜虫系统发育研究中的尝试,虽然其研究结果还未能完全解决上述问题,但必将是对现有研究方法的补充.     

蚜虫与其初级内共生菌进化关系: 假说及演化机理

蚜虫是半翅目(Hemiptera)中一类取食植物韧皮部汁液的昆虫, 由于具有一些独特的生物学特征, 是研究重要适应进化问题的理想模型。蚜虫体内存在一类专性的胞内共生菌Buchnera, 对于蚜虫营养代谢和正常发育有重要贡献, 被称为蚜虫的初级内共生菌。蚜虫-Buchnera是研究共生关系的理想模型, 两者系统发育格局的研究有助于理解生物间专性共生关系的演化。本文系统综述了两者在不同分类水平（高级阶元、 低级阶元）上的系统发育关系研究。现有证据暗示： 两者在低级阶元水平上具有系统发育一致性, 而在高级阶元水平上可能没有平行演化关系, 这些对早期研究提出的平行演化假说提出了质疑。在现有研究的基础上, 本文建议从增加取样类群、 增加基因数目和数据量、 系统发育一致性检验等几个方面开展更深入的系统发育研究, 并开展Buchnera的转移实验, 从而检验Buchnera的横向转移及其基因在不同蚜虫支系中的进化速率一致性, 以便更客观地揭示蚜虫-Buchnera的进化关系。     

基于rbcL序列试论鸢尾属部分物种间的系统发育关系

选用叶绿体rbcL基因对鸢尾属植物的分类和系统发育进行了分析。以雄黄兰为外类群,对21份鸢尾属材料和GenBank下载的共49条序列采用最大简约法构建系统进化树,探讨了鸢尾属的分类系统。针对有争议的物种,聚类结果表明：马蔺与白花马蔺关系较远;扁竹兰和蝴蝶花亲缘关系较扇形鸢尾近;细锐果鸢尾和锐果鸢尾亲缘关系近,大锐果鸢尾较之远;四川鸢尾和薄叶鸢尾聚类近;西伯利亚鸢尾系内物种间聚类复杂,亲缘关系不清楚。     

盔唇瓢虫族(鞘翅目：瓢虫科)系统分类研究进展

盔唇瓢虫族昆虫是瓢虫科中一类重要的捕食性天敌,主要捕食介壳虫,是该类害虫的重要生物防治天敌。盔唇瓢虫族昆虫研究历史悠久,目前世界盔唇瓢虫族包括22属超过280种,其中有9属42种分布在中国。该族许多属建立时间早,鉴别特征的原始描述不够详细,导致属间界定模糊,属的地位时常受到质疑且变动频繁。一些种类丰富,形态多变、且分布广泛的属如盔唇瓢虫属、光缘瓢虫属仍缺少世界性的订正研究。随着瓢虫科分子系统发育研究的开展,瓢虫科经典分类系统受到了较大的挑战,而盔唇瓢虫亚科已被证实为非单系起源的类群。目前,将盔唇瓢虫族归入瓢虫亚科得到绝大多数瓢虫科分子系统发育研究的支持,但与其它类群的亲缘关系仍存争议。尽管已有研究对盔唇瓢虫族现存所有属的系统发育关系进行了分析,但部分类群缺少分子数据,导致这些类群在该族系统发育关系中的位置并不明确。本文回顾了国内外盔唇瓢虫族的分类历史,记述了目前该族在瓢虫科的分类地位以及族下系统发育关系进展,最后对盔唇瓢虫族分类研究存在的问题及未来研究进行了展望。     

革兰氏阳性细菌分类研究概况

细菌分类学既是一门基础学科,又是综合性学科。它的任务是在全面了解细菌生物学特性的基础上,研究细菌的种类,探求其起源、演化与其它类群生物及其内部各类群间的亲缘关系,从而提出反映自然发展的分类系统,并将细菌加以分门别类。细菌分类学发展较晚,开始也是以外部形态为分类依据,以后逐渐采用一般生理生化特征,但是,依此所建立的分类系统仍摆脱不了人为因素。近二十年来,     

以演化时间为新增指标构建真菌分类系统

随着分子系统发育研究的普及,真菌各分类类群逐渐被修订为单系发生类群,通常结合形态学特征为代表的表型特征("单系+表型特征")对不同的分类等级命名是最为普遍的方法.历史上存在的大量多系名称被逐步修订、补充和完善,各个不同等级类群的分类系统变得更加合理、客观和趋于自然,这是分类学进程中巨大的进步.然而系统发育重建所揭示的单...     

重构符合自然历史的演化树是系统生物学的终极目标

从自然历史的角度,对单系群、特征、系统发育和自然分类系统的概念做出了澄清和解释。自然分类是仅包含单系群全体成员和它们之间亲缘发育关系和自然演化过程的分类。只有包括所有成员在内的单系群才能称为一个自然分类系统。目前生物系统学主要使用分支分析方法重建自然历史演化过程。在编写算法语言和程序时,作者常将注意力集中在形态和分子数据的获得、运算过程和算法的改进,而忽略了支序分类学的简约原则等假设前提和它的理论缺陷。由此在系统发育重建的过程中存在2个常见的误区:(1)在一个单系类群中包括的成员不完全却声称是一个自然系统;(2)将通过数学和程序运算出来的"简约"或最"似然"的亲缘发育关系当作自然系统。自然单系类群往往具有漫长的演化历史,人类无法直接观察和在实验室中重复。利用支序分类原理构建的单系类群的发育关系只是一个单系类群之间的最"简约"或最"似然"的亲缘发育关系,并不能真正反映自然历史的本来面目。古生物学虽然有较好的时空框架,但可提供的特征数量和精度不够。现生生物的各种特征和遗传数据虽然相对充分,但对于具有较长演化历史的类群,由于缺失了大量关键成员,推导出的系统发育关系可能都是并系或复系,无法构成一个自然系统。因此只用现生生物宏观和基因组信息重构具有较长演化历史的生物类群的自然系统是无法实现的。只有利用分子和形态的全证据,从宏观和微观两个层面、古代和现代相结合,采用多种技术和研究手段对一个单系类群的全体成员进行研究,才能真正做到自然分类。在这个过程中可以利用6个原则对分类系统是否符合自然历史发展进行检验。     

被子植物系统发育深层关系研究: 进展与挑战

被子植物系统发育学是研究被子植物及其各类群间亲缘关系与进化历史的学科。从20世纪90年代起, 核苷酸和氨基酸序列等分子数据开始被广泛运用于被子植物系统发育研究, 经过20多年的发展, 从使用单个或联合少数几个细胞器基因, 到近期应用整个叶绿体基因组来重建被子植物的系统发育关系, 目、科水平上的被子植物系统发育框架已被广泛接受。在这个框架中, 基部类群、主要的5个分支(即真双子叶植物、单子叶植物、木兰类、金粟兰目和金鱼藻目)、每个分支所包含的目以及几个大分支包括的核心类群等都具有高度支持。与此同时, 细胞器基因还存在一些固有的问题, 例如单亲遗传、系统发育信息量有限等, 因此近年来双亲遗传的核基因在被子植物系统发育研究中的重要性逐渐得到关注, 并在不同分类阶元的研究中都取得了一定进展。但是, 被子植物系统发育中仍然存在一些难以确定的关系, 例如被子植物5个分支之间的关系、真双子叶植物内部某些类群的位置等。本文简述了20多年来被子植物系统发育深层关系的主要研究进展, 讨论了被子植物系统发育学常用的细胞器基因和核基因的选用, 已经确定和尚未确定系统发育位置的主要类群, 以及研究中尚存在的问题和可能的解决方法。     

基于叶绿体rps16基因和核基因ITS片段研究肉苁蓉属系统位置

在前人对列当科系统发育研究的基础上,追加了肉苁蓉属(Cistanche)的基因序列数据,运用最大简约法、最大似然法和贝叶斯推断方法探讨了其在列当科中的系统位置及列当科中属间关系.基于rps16基因序列及rps16+ ITS联合序列建立了列当科系统发育树,结果显示,肉苁蓉属、列当属(Orobanche)以及草苁蓉属(Boschniakia)聚在同一进化枝内,肉苁蓉属和列当属表现出最近亲缘关系;列当科中的全寄生类群、半寄生类群和非寄生类群分属在3个不同分支中.     

基于内转录间隔区基因片段对叩甲科昆虫的系统发育研究

【目的】采用叩甲科昆虫的内转录间隔区(ITS-2)片段对叩甲科昆虫部分种类进行系统发育分析,明确各亚科类群间的亲缘关系并同传统分类系统进行比较,验证ITS-2片段是否能用于叩甲科昆虫的分子系统学研究。【方法】基于叩甲科昆虫的内转录间隔区(ITS-2)片段,对10个亚科69个种类的叩甲进行了系统发育分析。进行系统发育信号检测,计算各亚科之间的遗传距离,采用邻接法、似然法和简约法三种模型构建系统发育树。【结果】3种方法构建系统发育树结构基本一致,各亚科都能被很好的聚类,且各亚科间遗传距离符合传统分类学观点。同时,分析结果也支持对传统分类系统进行修改:尖鞘叩甲亚科Oxynopterinae和异角叩甲亚科Pityobiinae被聚入齿胸叩甲亚科Denticollinae,建议将尖鞘叩甲亚科和异角叩甲亚科同齿胸叩甲亚科合并;槽缝叩甲亚科Agrypninae和单叶叩甲亚科Conoderinae并入萤叩甲亚科Pyrophorinae;梳爪叩甲类群Melanotinae被聚类到叩甲亚科Elaterinae内,建议将梳爪叩甲亚科并入叩甲亚科。【结论】分析结果显示,ITS-2片段适用于叩甲科昆虫低级分类阶元的系统发育分析,各亚科之间的亲缘关系符合传统的分类学观点,但聚类结果也有同传统分类系统有所不同,可为分类系统的修改提供依据。     

基于叶绿体trnL-F,rbcL序列和核核糖体ITS序列探讨蓼属（蓼科）头状蓼组的系统发育

选用叶绿体基因trnL-F,rbc-L序列和核核糖体ITS序列对蓼属头状蓼组的分类和系统发育进行了分析。以药用大黄为外类群,用最大简约法对3个片段的单独和联合矩阵分别构建系统发育树。结果表明,头状蓼组是一个较自然的类群,与春蓼组、刺蓼组和金线草属的亲缘关系较近;支持头状蓼组作为一组放在春蓼属,细茎蓼和蓝药蓼从头状蓼组转移至冰岛蓼属;不支持将刺蓼组并入头状蓼组;对于小叶蓼的系统学位置有待于进一步研究。     

衣藻属的系统发育分析——基于形态形状和nrDNA ITS序列

通过实验分析莱茵衣藻 ( Chlamydomonas reinhardtii) 1个种和互连网获得衣藻属 1 5个种及丝藻属 1个种 ( Ulothrix zonata) ,共 1 7个种的 nr DNA ITS序列 ,并以 U.zonata为外类群 ,采用计算机分析软件包对其进行分析及构建分子系统发育树图。同时以 1 2个传统分类性状 ,对此 1 6种衣藻构建数据矩阵 ;以 U.zonata动孢子的相应性状为外类群原始性状 ,用Wagner法在计算机上对其进行分枝分析 ;然后比较并分析分子系统树和表征性状分支分析树的异同。初步尝试以 ITS分子序列系统发育分析作为传统性状分析的补充来研究衣藻种间的亲缘关系。     

基于叶绿体rps16基因和核基因ITS片段研究肉苁蓉属系统位置

在前人对列当科系统发育研究的基础上,追加了肉苁蓉属(Cistanche)的基因序列数据,运用最大简约法、最大似然法和贝叶斯推断方法探讨了其在列当科中的系统位置及列当科中属间关系。基于rps16基因序列及rps16+ITS联合序列建立了列当科系统发育树,结果显示,肉苁蓉属、列当属(Orobanche)以及草苁蓉属(Boschniakia)聚在同一进化枝内,肉苁蓉属和列当属表现出最近亲缘关系;列当科中的全寄生类群、半寄生类群和非寄生类群分属在3个不同分支中。     

基于nrDNA ITS和cpDNA trnL-F序列探讨薤白的系统地位

薤白(Allium macrostemon)是葱属中重要的药食同源种类,其系统地位和分类等级迄今尚无统一定论,一直存有争议。为了探讨其系统位置及其与相关类群的亲缘关系,本研究利用nr DNA ITS和cp DNA trn L-F序列数据对该种及若干近缘类群进行了系统发育分析。基于贝叶斯法和最大简约法构建的系统树均表明薤白为一单系种,与多系的组Caerulea、Pallasia的部分种类有密切的系统发育关系,而与组Codonoprasum和Allium的种类关系疏远;结合总苞、花丝和子房等形态学特征,不支持将薤白划归Allium组或置于广义的Scorodon组。薤白可能代表一个新的组一级的类群,但尚待增加类群采样(尤其是中亚的种类)进一步研究。本文还在系统发育框架下探讨了中药薤白(Allii Macrostemonis Bulbus)的基源植物(薤白、藠头、棱叶韭和长梗韭)及Pallasia组部分物种的系统位置。     

rDNA在昆虫纲系统发育研究中的应用

昆虫纲是动物界种类最丰富的一个类群,研究昆虫的系统发育对了解生物进化历程及进化机制都有重要意义。传统的系统发育研究主要依赖于物种的生物学性状、形态解剖特征、以及生物地理学信息等。但是,随着学科的发展,也遇到了一些传统方法难以解决的困难,例如：由于物种间可供比较的形态学性状是有限的,一些进化距离较远的类群难以统一分析,这对于高级分类阶元的研究尤为突出;由于超同进化的存在,不同类群的物种可能表现出相似的形态特征;用形态特征定义一个分类阶元,就必须对标本的完整性、性别、生长阶段有严格的要求;此外,对形…     

基因序列在蚜虫分子系统发育研究中的应用

总结了核基因和线粒体基因在半翅目蚜虫分子系统发育研究中的应用。核基因中EF-1α应用最广泛,适用于探讨属级及属以上的问题; 核rDNA在蚜虫中应用较少,18S rDNA适用于探讨科级以上高级阶元的问题;LWO是新近在蚜虫中开发使用的一个新基因。线粒体基因中,COⅠ/COⅡ使用最多,12S rDNA/16S rDNA、ND1、Cyt b以及F-ATP6均有应用,探讨的问题从属、种级到科级不等。核基因和线粒体基因间以及不同线粒体基因间的联合分析在解决不同层次的问题中均有应用。建议不断尝试新基因以找出适合蚜虫类群的“标准基因”。并对未来蚜虫分子系统发育研究趋势进行了展望。     

旋唇纲系统发育基因组学分析支持瘦尾虫属归于散毛目

根据传统形态学特征的系统分类学研究,将瘦尾虫属(Uroleptus)归入尾柱目(Urostylida).但是,基于单基因和多基因联合的分子系统发育学分析支持瘦尾虫属与散毛目内部类群的亲缘关系更近.为进一步探讨旋唇纲(Spirotrichea)内部类群的系统发育关系以及瘦尾虫属的系统发育地位,我们对四种旋唇纲纤毛虫(澳大...     

中国慈姑属系统发育的研究

本文研究了中国慈姑属植物间的系统发育关系。选取了12个与该属系统发育有较重要关系的特征,将8个已知分类群与外类群刺果泽泻属进行了比较。应用数量分支分析的Farris-Wagner方法,建立了中国慈姑属系统发育分支图。讨论了各分类群间的系统发育关系、该属起源和数量分支分析方法等问题。     

被子植物系统发育研究的现状与展望

一、分类系统和系统发育 为植物界最大的类群——被子植物建立一个能真正反映植物的进化历史和系统发育(phylogeny)的分类系统一直是许多植物系统学家和进化学家所向往的。到目前为止,已经提出的被子植物分类系统至少有二十多个。问题在于这样的分类系统能否说已符合于系统发育的要求?要回答这个问题,首先必须弄清系统发育的真正含义是什么。 按严格的意义来说,系统发育(或种系发生)这个术语仅仅指以在一段持续的时间     

常用核基因序列在双翅目昆虫系统学中的研究进展

双翅目昆虫分为长角亚目和短角亚目,前者主要类群包括蚊、蠓、蛉和蚋,后者主要类群为虻类和蝇类。国内外学者对双翅目昆虫形态分类和分子系统发育关系研究均较多。本文整理总结了几种主要核基因在双翅目昆虫进化和系统发育关系的研究资料,结果显示:双翅目的单系性得到了众多形态学、生物学和分子数据的支持,多数系统发育研究认为传统的长角亚目为并系,短角亚目是一个单系,其主要类群舞虻下目、环裂类、有缝组和有瓣蝇类均为单系,但非环裂类、无缝组为并系,无瓣类可能为并系;基本搞清了有重要医学意义和与环境关系密切的类群,特别是有瓣蝇类各科类群分类系统的进化关系;双翅目昆虫发生辐射进化的三个分支节点时间即:低等双翅目(蚊类)2.2亿年、低等短角亚目(虻类)1.8亿年、有缝组(蝇类)6500万年;大量双翅目昆虫自然生命史历经吸血性、植食性和寄生性,有2.6亿年以上的演化历程。从相关核基因研究中总结出:18SrRNA、28SrRNA和CAD基因能很好的解决高级阶元从目到属的系统发育问题;EF-1ɑ基因和White基因更适合从科到属水平的分类阶元;ITS基因一般应用在从属到种水平的低级分类阶元,并被广泛应用到双翅目昆虫分子系统学研究中。