基于叶绿体DNA的黄土高原特有植物蕤核的谱系地理学

该文利用母系遗传的叶绿体DNA片段(psbA-trnH,psbI-psbK和psbJ-petA)对黄土高原地区的特有植物蕤核(Prinsepia uniflora)进行谱系地理学研究,以揭示其现有的遗传结构和群体历史动态.结果表明:(1)蕤核自然种群总的遗传多样性较高(HT=0.796),而种群内的遗传多样性较低(HS...     

青藏高原及其毗邻山区蒙古绣线菊谱系地理学研究

以青藏高原及其毗邻山区的蒙古绣线菊23个居群324个个体为研究对象,选取叶绿体DNA非编码区trnL-trnF和rps15-ycf1片段对蒙古绣线菊进行谱系地理学研究。结果表明:(1)该研究区域中蒙古绣线菊亲缘关系相近的单倍型多发生于同一居群中,存在着明显的谱系地理学关系。(2)所检测得到的35个单倍型中,大约71.4%是居群内特有的单倍型,而出现频率最高的H1是最古老的单倍型,贝叶斯分析和单倍型简约网状图显示35个单倍型聚为地理分布范围各不相同的3个分支。(3)歧点分布分析得到分布图呈多峰曲线,说明蒙古绣线菊居群在较长的时间内发展稳定,没有经历突然的近期扩张。(4)BEAST分析结果显示,在45Mya左右开始出现蒙古绣线菊的谱系分支的分化。研究认为,蒙古绣线菊在青藏高原及其毗邻山区可能至少存在3个冰期避难所,其在青藏高原及其毗邻山区的分布格局主要是第四纪冰期-间冰期气候动荡、青藏高原隆升的共同作用的结果。     

基于叶绿体DNA trnT-trnF序列研究祁连圆柏的谱系地理学

由于青藏高原的地貌效应,第四纪冰期气候的反复变化应对现今该地区生物的地理分布及其居群遗传结构产生重大影响。本文对这一地区特有分布物种祁连圆柏Juniperus przewalskii Kom.整个分布区内20居群392个个体的trnT-trnF序列变化进行了研究;共发现3种单倍型(haplotype),构成两种地理区域:高原台面上的居群主要固定Hap A,而Hap A、Hap B和Hap C在高原边缘居群均有分布。所有居群总的遗传多样性HT = 0.511,GST= 0.847。在低海拔的高原边缘,Hap A、Hap B和Hap C高频率固定在不同的居群中,表明可能存在多个不同的避难所,居群反复缩小和扩张的瓶颈效应造成了遗传多样性的丢失。而边缘的一个居群含有两种相似单倍型频率则可能是冰期后迁移融合而成或者该居群在冰期经受的瓶颈作用更弱。高原台面东部间断分布的居群只固定Hap A,表明它们可能经历了冰期后共同的回迁过程和由此产生的奠基者效应。我们的研究结果表明祁连圆柏在冰期可能存在多个避难所,瓶颈效应和奠基者效应造成了这些居群现在的遗传多样性分布式样。     

唐古特虎耳草谱系地理学研究

利用叶绿体基因(trnL-trnF和rpl16)对青藏高原地区的18个唐古特虎耳草(Saxifraga tangutica Engl.)居群(209个个体)进行谱系地理学研究,以揭示唐古特虎耳草的现有遗传结构及其历史演化过程。结果表明:(1)从209个个体中共检测到74个单倍型,且只有单倍型H5在居群中广泛分布,71.62%的单倍型为居群特有单倍型。(2)分子变异分析(AMOVA)显示,91.85%的遗传变异来源于居群内,居群间遗传分化不明显(F_(ST)=0.081);遗传分化系数N_(ST)(0.109)大于G_(ST)(0.097,P0.05)但不显著,表明唐古特虎耳草在其整个分布范围内没有明显的谱系地理结构。(3)中性检验表明,Tajima’s D(-2.045 07,P0.05)和FuLi’D*值(-3.629 27,P0.05)均为显著的负值,结合单峰的错配分布曲线,表明该物种经历过近期扩张。研究推测,唐古特虎耳草在第四纪冰期时可能存在多个微型避难所,由于第四纪冰期气候的反复波动,使得原来连续的居群片段化,避难所内的居群单独进化,从而形成了大量特有单倍型;唐古特虎耳草居群对第四纪冰期气候波动的反应可能更多的表现为垂直海拔高度的迁移,而非大规模的水平迁移。     

南方红豆杉谱系地理学研究

通过对南方红豆杉18个居群499个个体叶绿体基因组的trnL-F片段进行RFLP分析,共检测到6个叶绿体DNA单倍型,其中除台湾居群外的17个居群都包含有单倍型H1和H2;黄山及临安居群除单倍型H1、H2外,还分别各有1个特有单倍型。谱系关系分析显示,单倍型H1、H2为较古老的祖先单倍型。AMOVA分析显示,变异主要存在于居群内,居群间的遗传分化程度较低(26.39%)。嵌套分支分析(NCA)显示,单倍型分布与地理分布存在轻度的地理相关性,南方红豆杉现在的遗传结构可能源于居群的片段化效应,台湾居群可能是由于曾经的居群片段化而隔离或长距离扩散所致;在第四纪冰期,中国东、南部地区可能存在2个以上南方红豆杉的避难所。     

叶绿体DNA标记在谱系地理学中的应用研究进展

谱系地理学研究旨在探究历史上发生的影响目前遗传谱系系统发育和空间分布格局关系的生态与进化过程。叶绿体DNA具有单亲遗传、低突变率、单倍体等特征, 其分子标记不同程度地保留着植物长期进化的历史遗传痕迹, 有助于深度解析谱系地理变异的形成机制。本文探讨了上述特征是怎样影响分子标记的选择、扩大或缩小群体遗传结构分化、延长或缩短空间基因溯祖时间、促进或阻碍种间基因渐渗及谱系分选(复系、并系和单系形成)进程, 重点阐述了这些影响过程的理论基础, 并结合实际例子阐述谱系地理研究进展。由于位点间在突变率、选择强度及它们与漂变互作等方面存在异质性, 今后一个研究重点就是基于叶绿体全基因组序列分析谱系地理变化格局, 包括分析DNA位点间的基因渐渗或基因流动程度差异分布及沿着叶绿体DNA序列上谱系分选差异分布。     

基于叶绿体DNA trnL-F序列研究肋果沙棘的谱系地理学

由于青藏高原的地理效应,第四纪冰期气候的反复变化应对现今该地区生物的地理分布及其居群遗传结构产生重大影响。肋果沙棘Hippophae neurocarpa是青藏高原地区的一个特有种,根据叶上的附属物（星状鳞毛或者鳞片状鳞毛）分为两个亚种：肋果沙棘亚种subsp.neurocarpa和密毛肋果沙棘亚种subsp.stellatopilosa。依据母系遗传的叶绿体DNA片段对该物种谱系地理学进行研究不仅能阐明该物种冰期避难所,而且对于理解两个亚种的母系分化也具有重要意义。共对两个亚种14居群的70个个体的trnL-F序列进行了测序,共发现8种单倍型,其中5种单倍型出现在肋果沙棘亚种中,4种出现在密毛肋果沙棘亚种中,两个亚种共享一种单倍型。种内谱系分化与两个亚种形态上的分化不一致。嵌套进化分支把8种单倍型分为三支：一支为肋果沙棘亚种,其他两支中两个亚种单倍型嵌套组成,且肋果沙棘亚种处于进化末端。我们的研究结果还表明肋果沙棘在冰期可能在高海拔地区存在多个避难所,并且存在来自避难所的邻域扩张。     

横断山区高山绣线菊的谱系地理学研究

横断山区作为青藏高原东南部主要的一个冰期避难所,第四纪冰期气候的变化对该地区的植物地理分布和居群遗传结构都产生了重要的影响。为了揭示该地区物种分布的分子系统地理学结构,选取在该地区广泛分布的一种高山灌木-高山绣线菊的叶绿体trnL-trnF序列进行研究。采集了15个居群182个个体进行测序,共发现7个单倍型。总的遗传多样性较高(HT=0.809),但居群内遗传多样性较低(HS=0.236)。分子变异分析(AMOVA)结果表明分布区内高山绣线菊的遗传变异主要存在于居群间(84.48%),且居群间的遗传分化很高(GST=0.708,FST=0.84476,NST=0.863),有着显著的谱系地理学结构(NST>GST,P<0.01)和较低的居群间平均基因流(Nm=0.09)。单倍型的系统进化树和进化分支网络分析得到了相似的拓扑结构,7种单倍型都按照地理分布聚为三支:横断山区西部、横断山区东部以及两者的交接地带。本研究推测该物种在横断山区存在多个冰期避难所,而没有表现出大规模的种群集体扩张和迁移的现象。青藏高原隆升、第四纪气候的反复波动以及横断山区特殊的地理环境使得原来连续的居群片段化,并发生范围扩张,从而塑造了高山绣线菊的现代生物地理分布格局。     

L-F序列研究肋果沙棘的谱系地理学

由于青藏高原的地理效应, 第四纪冰期气候的反复变化应对现今该地区生物的地理分布及其居群遗传结构产生重大影响。肋果沙棘Hippophae neurocarpa是青藏高原地区的一个特有种, 根据叶上的附属物(星状鳞毛或者鳞片状鳞毛)分为两个亚种: 肋果沙棘亚种subsp. neurocarpa和密毛肋果沙棘亚种subsp. stellatopilosa。依据母系遗传的叶绿体DNA片段对该物种谱系地理学进行研究不仅能阐明该物种冰期避难所, 而且对于理解两个亚种的母系分化也具有重要意义。共对两个亚种14居群的70个个体的trnL-F序列进行了测序, 共发现8种单倍型, 其中5种单倍型出现在肋果沙棘亚种中, 4种出现在密毛肋果沙棘亚种中, 两个亚种共享一种单倍型。种内谱系分化与两个亚种形态上的分化不一致。嵌套进化分支把8种单倍型分为三支: 一支为肋果沙棘亚种, 其他两支中两个亚种单倍型嵌套组成, 且肋果沙棘亚种处于进化末端。我们的研究结果还表明肋果沙棘在冰期可能在高海拔地区存在多个避难所, 并且存在来自避难所的邻域扩张。     

横断山地区海仙报春的谱系地理学研究

由于横断山地区特殊的地理效应,第四纪冰期气候的反复变化对该地区植物的地理分布和居群遗传结构产生重要影响。为了揭示该地区分布的物种的谱系地理结构,检测了该地区特有的、生于湿地环境的植物海仙报春（Primula poissonii）的叶绿体trnL—F和trnT—L两个序列变异。共对13个居群167个个体的两个叶绿体片段进行测序,共发现11个单倍型。三种单倍型被共享,其他单倍型都只存在于单个居群内。分子变异分析（AMOVA）结果表明分布区内海仙报春的遗传变异主要存在于居群间（99．08％）,且居群间的遗传分化很高（GST=0．916,FST=0．99077,NST=0．973）,有着极显著的谱系地理学结构（NST〉GST,P〈0．01）和较低的居群间平均基因流（Nm=0．08）。结合嵌套分支分析（NCA）,本文的研究结果推测该物种在冰期可能存在多个避难所,并没有表现出大多数温带植物在第四纪冰期所经历过的种群集体扩张和迁移的现象,异域片段化被认为是该物种现有单倍型分布格局形成的主要原因。海仙报春的谱系地理结构是气候的反复波动和横断山特殊的地理环境互相作用的结果。     

基于叶绿体DNA atpB-rbcL区序列探讨石蒜属种间系统发育关系

摘要：为了探讨石蒜属（Lycoris Herb.）的种间系统发育关系,对石蒜属95个材料包括15种、4变种及2个人工杂种的叶绿体 DNA atpB-rbcL间隔区进行了测序,结合花部形态和核型特征,探讨了石蒜属种间系统关系及其可能的杂交起源,结果表明：在系统发育树上亲缘关系近的材料聚在一起,其中矮小石蒜（L. radiata var. pumila）和换锦花（L. sprengeri）与2个人工杂交种（Hybrid 1、Hybrid 2）、麦秆石蒜（L. straminea）、江苏石蒜（L. houdyshelii）、短蕊石蒜（L. caldwellii）和乳白石蒜（L. albiflora）具有密切的亲缘关系。atpB-rbcL序列揭示的石蒜属种间关系与染色体核型的分类结果部分一致,主要表现在具有近端部着丝粒(A)染色体的种与具有中部(M)和端部(T)着丝粒染色体的种各成一支,与形态和染色体分类结果一致;不同之处在于具有中部、端部和近端部着丝粒染色体的种分散在两个主要分支内,进一步验证了具有中部、端部和近端部3种着丝粒类型染色体组的石蒜如麦秆石蒜、江苏石蒜、短蕊石蒜和乳白石蒜等是杂交起源的假设,结合2个人工杂交种分析,揭示了短蕊石蒜和乳白石蒜的近端部着丝粒染色体来源于换锦花;麦秆石蒜和江苏石蒜近端部着丝粒染色体来源于矮小石蒜。     

气候变化对祁连山蒙古扁桃潜在适生区的影响

气候变化将改变物种的生存环境,影响其分布范围,甚至威胁到某些物种的生存。本文通过ArcGIS软件和最大熵(MaxEnt)模型模拟蒙古扁桃(Amygdalus mongolica)在祁连山当前(1970—2000年)和未来(2081—2100年)2个气候时期背景下的地理分布格局,并分析其主要的环境影响因素。结果表明：(1)在当前气候条件下,蒙古扁桃在祁连山的东南部有较好的适生性;(2)未来4种气候情景下(SSP126,SSP245,SSP245和SSP585),蒙古扁桃在祁连山南部及东南部的适生区有消失的风险,扩张区主要集中在祁连山中北部的国家公园附近;(3)蒙古扁桃的分布格局主要向祁连山北部和高纬度地区迁移;(4)最湿月降水量(Bio13)、坡度(Slope)、最冷季度均温(Bio11)和最热月最高温(Bio5)的累计贡献率达到了80%以上,是影响蒙古扁桃适生分布的主要因子。本研究模拟、分析、预测了当前和未来不同情景下蒙古扁桃在祁连山的潜在分布及其变化,为祁连山生态及物种多样性的保护提供科学依据。     

Chloroplast DNA phylogeography of Photinia glabra (Rosaceae) in Japan

Climate changes during glacial periods have had significant effects on the present geographic distribution of plant species. To elucidate the evolutionary history of a plant species with a disjunctive distribution, we investigated the geographic distribution patterns of cpDNA haplotypes in Photinia glabra (Rosaceae) growing in broadleaved evergreen forests in Japan. We examined cpDNA in 42 populations of P. glabra sampled over a geographic range that included Kinki and its surrounding areas and the disjunctive regions in the Amakusa Islands. Both areas had unique cpDNA haplotypes. Moreover, the AMOVA revealed that a large proportion of the total variance (51%, P < 0.001) could be explained by differences among these regions. These results suggest a past fragmentation of this plant species into two separate refugia: southwestern Kyushu and Kinki, including the surrounding area, during the Quaternary glacial periods. A particularly interesting result was that in the southern disjunct distribution in the Amakusa Islands, the genetic subdivision (Φ(CT) = 1.00, P < 0.001) appears to lie between the populations from nearly contiguous islands located across a fairway only approximately 80 to 150 m in width.     

Phylogeography and Evolution of the Tanganyikan Cichlid Genus Tropheus Based upon Mitochondrial DNA Sequences

Abstract Lake Tanganyika harbors the oldest and most diverse species flock of cichlid fish. Many species are subdivided into numerous genetically and phenotypically distinct populations. Their present distribution and genetic structure were shaped by a series of lake level fluctuations which caused cycles of isolation and admixis and promoted dispersal events. One of the best examples of this phenomenon is the genus Tropheus. We present a comprehensive mtDNA phylogeny based upon 365 individuals of 55 populations from all over Lake Tanganyika, which suggests an almost-contemporaneous origin of eight major mitochondrial lineages about 700 Ka ago. While the distribution of seven lineages is restricted to particular sections of the lake shore, one lineage was found to have a much more widespread distribution. This particular lineage is subdivided into four sublineages which seem to have originated from a single dispersal event about 400 Ka. By using a molecular clock estimate in combination with geological data we derived a hypothetical scenario for the colonization history of Tropheus. Thereby we show a high degree of concordance between major changes of the lake level in the recent history of Lake Tanganyika and three distinct diversification events in this genus.     

Molecular Systematics of Selene (Perciformes: Carangidae) Based on Cytochrome b Sequences

The marine fishes of the genus Selene are morphologically unique, although little is known about how these species are related to other members of the family Carangidae (Perciformes). In addition, questions remain about the potential validity of two putative species and how species groups with unique body forms within Selene are related. We used DNA sequences of the mitochondrial cytochrome b gene to reconstruct the phylogeny of the seven species of Selene along with five additional species of carangids. Maximum-likelihood and maximum-parsimony analyses were used to examine the sequence data and both phylogenetic methods were compared. Maximum-likelihood produced a monophyletic Selene, whereas parsimony analyses did not. Both maximum-likelihood and maximum-parsimony produced similar support for species groups within Selene. Maximum-likelihood produced two monophyletic subgroups within the genus Selene, the "long-finned" and "short-finned" Selene. Maximum-parsimony produced the same monophyletic "long-finned" group but a paraphyletic "short-finned" group. Both analyses confirm that S. brownii and S. setapinnis are distinct species, expunging the question of conspecificity. The phylogenetic placement of the most basal taxon within Selene, S. orstedii, was problematic and differed among analyses. More data are needed to resolve with confidence its correct phylogenetic placement and, thus, the monophyly of the genus Selene.     

DNA序列在悬钩子属植物分子系统学研究中的应用进展

悬钩子属植物种类繁多,类群复杂,而且多为多倍体和杂种。该文就近年来国内外有关DNA序列在悬钩子属植物分子系统学研究中的应用现状和进展进行了综述,并对中国悬钩子属植物系统发育研究进行了展望。研究认为:叶绿体DNA序列多应用非编码区,且多与ITS序列联合分析;核基因组中ITS序列应用最为广泛,主要用于研究悬钩子属空心莓组与木莓组的进化关系、栽培品种间亲缘关系及部分杂种和多倍体的起源等;在该属植物中发现了ITS个体内多态性,但未进行ITS假基因检测,其系统学应用价值需重新评价;低拷贝核基因只有GBSSI和LEAFY有相关应用。同时认为,悬钩子属植物系统学研究中应用的DNA序列及研究类群均较少,缺乏对整个悬钩子属全面而系统的研究。指出应进一步选择具有代表性的样本、筛选合适的DNA片段,并结合形态学、孢粉学和细胞学等手段对中国悬钩子属植物系统关系进行深入研究。     

金粉蕨属的分子系统学研究——基于5种叶绿体DNA序列片段

金粉蕨属（Onychium Kaulfuss）隶属广义凤尾蕨科中的凤尾蕨亚科。迄今为止,该属属下分组及种间界定等仍有诸多问题亟待解决。本研究选取5个叶绿体DNA 序列片段 （rbcL/atpA/matK/trnL-trnF/trnG-trnR）,采用最大似然法（ML）和贝叶斯法（BI）构建金粉蕨属的系统发育树。结果表明：（1）金粉蕨属的9个成员被分置于两大支上。其中野雉尾金粉蕨（Onychium japonicum(Thunberg) Kunze）、西藏金粉蕨（O.tibeticum Ching & S.K.Wu）、木坪金粉蕨（O.moupinense Ching）、湖北金粉蕨（O.moupinense var. ipii(Ching) K.H.Shing）、栗柄金粉蕨（O.japonicum var. lucidum(D.Don) Christ）、黑足金粉蕨（O.cryptogrammoides Christ）、繁羽金粉蕨（O.plumosum Ching）聚为一支;而金粉蕨（O.siliculosum(Desvaux) C.Christensen）和蚀盖金粉蕨（O.tenuifrons Ching）则聚为另一支,可为该属的属下分组提供分子系统学证据;（2）野雉尾金粉蕨与栗柄金粉蕨在系统树中并没有聚在一起,而是被其它类群分割开来,不支持将后者作为野雉尾金粉蕨的变种,建议将栗柄金粉蕨提升为种的等级;（3）系统树上木坪金粉蕨与湖北金粉蕨的样本聚在一个细支上,支持《中国植物志》将湖北金粉蕨作为木坪金粉蕨变种的分类处理;（4）西藏金粉蕨与野雉尾金粉蕨聚在一起,并得到较高的支持,说明两者的关系近缘。     

Chloroplast DNA diversity in the genusRubus (Rosaceae) revealed by Southern hybridization

The variability in chloroplast DNA type of 20Rubus genotypes was examined by Southern hybridization. DNA extracted from theRubus accessions was digested with two restriction enzymes (EcoRI and EcoRV) and heterologous chloroplast DNA sequences from barley and pea were used as probes to detectRubus chloroplast DNA sequences on Southern blots ofRubus total DNA. Restriction fragment length polymorphism was detected and a total of 92 restriction fragments were generated by the probe/enzyme combinations examined. Cladistic principles based on the parsimony assumption were used to assemble a phylogenetic tree based on chloroplast restriction fragment length data. The phylogenetic tree grouped the taxonomically defined species and is in general agreement with information based on morphological criteria. However, the Japanese red raspberryR. illecebrosus was shown to have diverged considerably in terms of evolutionary time from other species in subg.Idaeobatus. Furthermore, the molecular approach provides a quantitative estimate of the relationship between species that is difficult to obtain from morphological data. In order to complement the chloroplast DNA information a ribosomal DNA probe was also included in the analysis and provided further information on the phylogenetic relationships withinRubus.