植物分子生态学进展（Ⅰ）—遗传结构和杂交

从物种遗传结构和杂交的角度介绍了当前植物分子生态学研究的新进展。对于物种遗传结构,文章分析了物种生物学特性、生态因子对它的影响,强调了种群不同世代遗传结构研究的重要性。而在杂交研究领域,文章揭示了分子生物学手段有着比传统形态分析方法更多的优越性。     

植物分子生态学进展(Ⅱ)——地理系统学、外来种、遗传保护及其它

从地理系统学、外来种、遗传保护、研究中的污染问题四个方面介绍了当前植物分子生态学的研究内容。分子标记在地理系统学的研究中有助于了解上一个冰期中物种避难地和冰期后的物种迁移路径 ;对于外来种 ,主要讨论了其通过杂交和渐渗杂交的方式适应新的环境 ;关于遗传保护 ,本文从四个方面强调了其重要性 ;除此之外 ,还介绍了分子生态学研究中不易察觉的污染问题并提示了转基因植物的生态影响。     

遗传多样性与濒危植物保护生物学研究进展

尽管对于濒危物种的遗传学人们已经进行了大量研究,但是种群遗传学在植物保护中的实际地位尚存在很大争议。濒危物种的遗传多样性可能会由于遗传漂变、近交的作用而丧失;但这种丧失更可能是濒危的结果而不是濒危的起因。遗传多样性水平与物种生存力之间没有任何必然的联系。但植物种群遗传结构如果由于自交不亲和等位基因的丧失和与亲缘种杂交造成的遗传同化而发生改变,那么它对物种生存力会产生明显负作用。     

小鼠属(Mus)与田鼠属(Microtus)的系统发生关系研究概述

在啮齿动物的生存竞争中, 鼠类是最成功的一类。尤其是小鼠, 一直以来受到生物学专家的广泛关注。因为对小鼠的研究最为透彻, 致使它在实验室中有多方面应用, 同时小鼠是研究其他生物的好材料。文章综合现代遗传学的各种遗传标记(蛋白质、mtDNA、rDNA等), 更深入地探讨了小鼠属和田鼠属物种间的系统发生, 并进一步阐述了这2个属物种的分类和进化问题, 同时指出这2个属中某些物种的分类和系统发生地位仍需进一步的研究。     

山羊草(Aegilops)物种作母本与小麦远缘杂交的评价

研究了山羊草不同物种作母本,在不借助胚培等特殊措施的情况下与不含隐性可杂交基因的小麦推广品种杂交、回交及杂种自交情况,结果表明(1)山羊草物种作母本,小麦推广品种作父本进行杂交是一种很有效的方式;山羊草物种作母本容易与小麦进行杂交,但回交和自交较困难;回交与自交相比时,回交容易些;(2)同一物种的不同基因型材料在与小麦杂交、回交及杂种自交时存在大量变异;(3)杂交结实率与以后的回交或自交并不相关,但是杂种的回交和自交之间相关;(4)山羊草物种与小麦杂交、回交及其杂种自交的结实率与其染色体组构成并无明显相关.     

猕猴桃属植物的cpSSR遗传多样性及其同域分布物种的杂交渐渗与同塑

同域分布的近缘物种常常发生杂交而导致种间基因渐渗, 从而对相关物种的自然居群遗传结构产生重要影响, 近缘种间的杂交渐渗已成为进化生物学和保护生物学关注的热点。本研究采用8对cpSSR引物对我国西部高原台地向中东部丘陵平原过渡地带同域重叠分布的猕猴桃属(Actinidia)7个物种的自然居群遗传多样性、居群遗传结构和同域分布种间遗传分化进行了检测。结果表明: (1)在6个多态性位点检测到18个等位基因形成的42个单倍型, 尽管各单倍型间显示了复杂的网状进化关系, 但还是具有明显的物种特异性; (2)各物种有丰富的cpSSR遗传多样性, 但种间存在较大差异, 绵毛猕猴桃(Actinidia fulvicoma var. lanata)的遗传多样性水平最高(P = 62.50%, h_T = 0.173, H_T = 0.897), 美味猕猴桃(A. deliciosa)的最低(P = 37.5％, h_T = 0.041, H_T = 0.516); (3)尽管不同物种的居群分化程度存在较大差异, 但种内居群间存在明显分化(G_ST为0.319–0.780, F_ST为0.401–0.695), 居群间的基因流不足(N_m为0.219–0.747<1); 其中以美味猕猴桃的居群遗传分化度最高(G_ST = 0.780, F_ST = 0.695); (4)遗传分化系数G_ST(unordered alleles)与N_ST(ordered alleles)无显著差异, 揭示本研究的大多数猕猴桃属物种不存在系统地理结构, 与用Mantel检验得出的居群遗传距离和地理距离不存在显著性相关的结果一致; (5)除了中华/美味猕猴桃复合体(A. chinensis / A. deliciosa complex)的湖北五峰(HW)和广西资源(GZ)两个同域复合居群外, 同域分布的物种间遗传分化强烈(F_ST为0.476–0.990), 与UPGMA聚类时多数居群按各自物种聚类的结果一致。进一步分析表明, 中华/美味猕猴桃复合体近缘种间存在明显的共祖多态性和杂交渐渗现象, 近缘种植株分布的交错程度以及是否存在亚居群结构对杂交渐渗存在着重要影响。亲缘关系较远的物种间杂交渐渗事件稀少, 但存在个别同塑事件。本研究结果有助于进一步了解猕猴桃属植物自然居群cpDNA的遗传特性和渐渗杂交进化模式, 为我国猕猴桃野生种质资源保育及可持续开发利用提供基础数据和科学依据。     

小果油茶与普通油茶居群遗传结构及种间杂交渐渗

利用11对SSR引物对5个同域分布的小果油茶和普通油茶居群进行了遗传多样性、居群遗传结构,以及种间杂交渐渗的研究.结果表明:两物种的共有等位基因数为57个,占总数的96.6％;在普通油茶中仅检测到2个特异等位基因,而在小果油茶中没有检测到特异等位基因,但两物种的等位基因频率存在一定的差别.两物种的遗传多样性均较高.在物种和居群层次上,两物种的多态信息含量的变化幅度均为0.25 ～0.50,属于中度多态性.同域分布的两物种间的平均遗传分化系数为0.057,明显低于物种内异域居群间的遗传分化系数的平均值(小果油茶0.332,普通油茶0.201),也低于木本被子植物种内居群间平均水平(0.102).5个同域分布物种间基因流的平均值为10.072,明显高于物种内异域间基因流的平均值(小果油茶1.006,普通油茶1.990).UPGMA聚类结果显示,小果油茶和普通油茶之间的亲缘关系非常接近,明显存在着因杂交而产生的基因渐渗.小果油茶或许是普通油茶的一个变种.     

同域分布共享传粉者的鼠尾草属植物的生殖隔离

生殖隔离是生物多样性产生的重要原因之一,不同物种间的生殖隔离形成阶段、方式和强度不完全相同。为了揭示生殖隔离在鼠尾草属(Salvia)物种多样性产生和维持过程中的作用和特点,本文研究了浙江天目山同域分布的舌瓣鼠尾草(S.liguliloba)和南丹参(S.bowleyana)的开花、传粉和生殖隔离,利用人工授粉和杂交实验检测它们的种间遗传相容程度。结果表明,在花的形态结构、花及花序的生长、着生方式与数量特征上,2种鼠尾草属植物均差异显著(P0.05)。2种鼠尾草属植物共享同一种有效传粉昆虫——三条熊蜂(Bombus trifasciatus),但通过访花行为的显著差异和明显不同的花粉落置部位,有效避免了异源花粉干扰。人工杂交授粉的结果表明2个物种间遗传相容性较高,互为亲本的杂交结实率分别达到77.8±10.7%和78.7±11.2%。我们的研究表明,同域分布、花期重叠且共享唯一传粉者的2种鼠尾草属植物,以花部的传粉结构和传粉部位的差异,产生了较高程度的传粉前生殖隔离,避免了物种间的异源花粉干扰和自然杂交,保障各自较高的繁殖成效,以维持自然种群的多样性和遗传结构的稳定。     

植物分子生态学进展（II）——地理系统学、外来种、遗传保护及其它

从地理系统学、外来种、遗传保护、研究中的污染问题四个方面介绍了当前植物分子生态学的研究内容。分子标记在地理系统学的研究中有助于了解上一个冰期中物种避难地和冰期后的物种迁移路径;对于外来种,主要讨论了其通过杂交和渐渗杂交的方式适应新的环境;关于遗传保护,本文从四个方面强调了其重要性;除此之外,还介绍了分子生态学研究中不易察觉的污染问题并提示了转基因植物的生态影响。     

自然杂交与生物多样性保护

物种之间的杂交事件在自然界中时常发生,虽然大部分自然杂交会成为进化的盲端而被淘汰,但仍有一部分自然杂交在物种形成过程中起到很重要的作用。随着对自然杂交认识的深入,人们对其是否具有保护价值存在着较大的争议。本文从遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个方面综述了自然杂交在物种进化和生态系统中的作用,认为并不是所有杂交都存在着物种逆转的危险,一些杂交事件可以增加生物多样性,提高物种的环境适应性。同时,我们结合近年来自然杂交的研究案例,提出自然杂交的保护原则:对父母本没有威胁,同时有助于提高生物多样性和环境适应性的自然杂交应该予以保护。希望该建议为国家制定物种保护法律法规和编制红色名录提供参考。     

在雌不发生交换的鳞翅目类昆虫中使用F2群体作图显隐性分子标记连锁图谱的极大似然(ML)法

在鳞坡目昆虫中,雌性个体的减数分裂细胞不发生遗传重组。这类物种的杂效Ｆ２群体中杂合子基因型的与一般物种中雌雄个体的减数分裂细胞都发生遗传重组的Ｆ２群体杂合子表型不同,由于这个原因,作用这类物种的遗传连锁图谱通常中使用回交群体。但是,用回效群体傻所得的图谱是不完整的,因为图谱上所有的标记都是百轮回亲本提供的,因此 不会超过杂交Ｆ２各体的一半。另外,目前还没有任何方法和软件可以用杂效Ｆ２群体来作图鳞翅     

扩增共有序列遗传标记(ACGM)及其在植物中的应用价值

扩增共有序列遗传标记(Amplified consensus genetic markers, ACGM)是建立在亲缘关系较近的物种间同源基因中编码序列(外显子)存在高度保守性, 而非编码区(内含子)存在潜在多态性基础之上的一种基于PCR的新型DNA分子标记技术。随着比较基因组学和生物信息学的迅猛发展, ACGM技术已成为物种间同源基因比较、系统发生关系分析和感兴趣基因定位的有效工具。文章就ACGM技术尤其是它在芸薹属和禾本科物种中的应用研究做详细介绍。同时, 对ACGM技术可能的应用前景进行了展望。     

中国杂交龟鳖及其命名

随着生物学研究技术的不断发展,科学家开始认识到杂交是一种较为普遍的生物学现象。对杂交生物的判断,不仅可以依靠其外部形态特征,而且更可以应用同工酶和DAN序列分析技术。有学者认为,至少25%的植物种类及10%的动物种类,尤其是许多新形成物种,都与杂交或与其它物种间存在遗传渗入有关。     

皱大球蚧(Eulecanium kuwanai)和瘤坚大球蚧(Eulecanium gigantean)地理种群的RAPD遗传分化

采用RAPD技术测定分析了河北省皱大球蚧和瘤坚大球蚧8个地理种群的遗传结构。结果表明：5种引物在8个种群中共产生了65条RAPD标记,各地理种群之间没有产生各自的特征标记;不同种群间的遗传相似程度与其地理间距呈反比;种群内的遗传相似程度比种间高。Shannon信息指数表明,皱大球蚧的平均遗传多样性高于瘤坚大球蚧,分别为0.3456和0.3225说明物种不同,其变异程度也不同。     

乙醇脱氢酶(ADH)家族生物信息学分析

本研究用生物信息学的方法分析了玉米等7个物种ADH的保守功能域、蛋白二级结构和进化关系.分析证实,植物ADH通常含有3个保守功能域,它们具有GroES结构的ADH N结构域,Rossmann折叠NAD(P)(+)结合蛋白和锌结合位点,这3个保守结构在物种中具有相当的保守性.二级结构的分析表明,在我们研究的物种中,每个物种的两个ADH同工酶折叠情况大体相同,物种间蛋白二级结构也趋向一致.通过构建系统进化树,分析了供试物种中ADH以及ADH两个同工酶间的进化关系.初步显示,在进化上,单、双子叶植物源自不同的ADH祖先.双子叶植物ADH在物种间具有差异;而在单子叶植物不同物种其ADH同工酶出现分化.     

斑纹薄鳅(Leptobotia zebra)应该为斑纹沙鳅(Sinibotia zebra)

斑纹薄鳅(Leptobotia zebra)最初是由Wu(1939)描述的一个新种,当时定名为斑纹沙鳅(Botia zebra),后来Chen(1980)根据眼下刺不分叉将其改归为薄鳅属的物种。本研究通过对线粒体DNA细胞色素b基因序列的测定和分析,发现斑纹薄鳅和薄鳅属(除斑纹薄鳅)物种间的平均遗传距离为0.177,和中华沙鳅属物种美丽沙鳅(Sinibotia pulcher)的平均遗传距离仅为0.057。系统发育分析发现斑纹薄鳅并未和薄鳅属的物种聚在一起,而是和中华沙鳅属物种美丽沙鳅聚在一起形成姐妹群。进一步对斑纹薄鳅进行形态学特征检视,发现该物种具有颊部裸露无鳞、颏部具一对纽状突起等中华沙鳅属鱼类的特征,但又具有眼下刺简单不分叉的薄鳅属鱼类的特征。结合分子数据分析的结果,将斑纹薄鳅订正为中华沙鳅属的物种,其命名为斑纹沙鳅(Sinibotia zebra)。另外,对沙鳅科鱼类属的划分标准及形态特征的演化也进行了讨论。     

皱大球蚧(Eulecanium kuwanai)和瘤坚大球蚧(Eulecanium gigantean)地理种群的RAPD遗传分化

采用RAPD技术测定分析了河北省皱大球蚧和瘤坚大球蚧8个地理种群的遗传结构。结果表明：5种引物在8个种群中共产生了65条RAPD标记,各地理种群之间没有产生各自的特征标记;不同种群间的遗传相似程度与其地理间距呈反比;种群内的遗传相似程度比种间高。Shannon信息指数表明,皱大球蚧的平均遗传多样性高于瘤坚大球蚧,分别为0.3456和0.3225,说明物种不同,其变异程度也不同。     

物种生物学的过去和现在

物种生物学(Biosystematics)又叫遗传分类学(Genonomy),是根据群体水平的生物学信息如遗传变异性、杂交、繁育对策、竞争和地方性适应等来研究生命有机体的进化和分类的学科。自1920年以来,进化遗传学家提出了有关物种进化的学说、理论和概念,使分类学在思想、理论上产生了一场革命。现在这门学科仍然是生气勃勃。     

偏花报春和海仙报春3个同域居群的不对称杂交

自然杂交是进化生物学研究中的热点,而杂交方向则是理解自然杂交和生殖隔离机制的一个关键环节。偏花报春(Primula secundifora)和海仙报春(P.poissonii)在横断山区重叠分布且存在自然杂交现象,研究仅证实了种间杂交的发生,但对不同地域的这2个物种间的杂交方向并未开展深入研究。本研究选取偏花报春和海仙报春3个同域分布点的居群,利用双亲遗传的核转录间隔区ITS和母系遗传的叶绿体片段trnH-psb A构建系统树,检测了3个居群中的自然杂交以及杂交方向;通过人工授粉实验检测种内种间杂交以及不同物种作为母本时对结籽数的影响水平。DNA分子标记结果显示每个居群中的杂交方向都是不对称的,海仙报春更容易在杂交中作为母本。人工授粉的结果表明种内种间交配以及哪个种作为母本对结籽数有非常显著的影响。海仙报春作为母本时能够显著提高结籽数。这2个物种之间不同的生殖隔离强度可能是造成不对称杂交的原因。3个居群中都是以海仙报春更易作母本,可能是因为这3个地点的种间生殖隔离具有相似的机制。     

小麦的野生近缘植物——旱麦草属

旱麦草属最早提出于1851年。经本世纪30年代的形态分类研究和50～60年代的细胞学研究,基本确立了该属的分类地位和属下物种划分,但仍有一些分类问题未能解决。该属植物与小麦族内6个属的8个物种进行了成功的杂交,证明旱麦草属与这些属种的遗传关系较远。东方旱麦草与普通小麦已杂交成功,转移其外源种质的工作正在进行中。