从微生物角度看生物进化

物种起源的中心内容是物种进化和自然选择。前者说明现存的生物物种具有共同祖先,生物的类型不是一成不变的,而是新种不断产生,旧种不断绝灭。后者说明生物具高度生殖率,必须在有限的生存条件中为生存而斗争,斗争结果能留存者为少数,那些具有利于选择的变异个体会有较多生存的机会,而具不利于选择的变异个体则受淘汰,亦即自然选择。通过放射性元素计时技术,已经相当肯定地球上原核生物的出现大约是在3.5—4.0×10~9年以前,在这漫长生物进化途径中,它们无疑是处在进化阶梯的最底层,研究微生物的进化以及利用微生物作模型来阐明生物进化可能的原因是很有意义的问题。     

家蚕chi、gluE和fruA基因与微生物相应基因的同源性及基因水平转移初探

通过对家蚕(Bombyxm mori)大规模EST的分析,发现家蚕的chi、gluE和fruA基因分别与微生物的相应基因存在高度的氨基酸序列同源性,且进化关系很近,但与线虫(Caenorhabditis elegans)、果蝇(Drosophila melanogaster)、按蚊(Anopheles gamble)以及家蚕近缘昆虫的类似基因之间的相似性却非常低。这表明它们可能分别与微生物的同源基因具有共同的祖先,即微生物的基因水平转移给了家蚕,进化途径不属于垂直遗传。     

我所认识的王文采先生

<正>地球上的生命经历38亿年漫长的进化,它们之间的关系构成复杂的进化树。进化树上任何一点出现意外,某个（些）后代物种就不会存在。就每个个体而言,也是类似,家族历史上某个祖先都会影响到后代的出现,因此,物种和个体的出现都是机遇性的。人与人相识也需要很多机遇,机遇与机遇相乘,最终都是小概率事件。我能认识王文采先生也大约如此。     

miR156靶基因SPL在植物中的系统分布和进化模式分析

Squamosa promoter binding protein like genes (SPLs)在植物发育过程中具有重要作用。很多SPLs被miR156调节,然而,对于它们在植物中的系统分布和进化模式还知之甚少。本文对9个测序物种（藻类,苔藓,石松,单子叶和双子叶植物）的183个SPLs进行了生物信息学分析。结果表明miR156应答元件（MREs）仅在陆生植物SPLs中发现,藻类中不存在。系统进化分析显示陆生植物SPLs分为两大分支：group I和group II。 MiR156靶基因仅分布于group II,表明它们有着共同的祖先。Group II进一步分为7个亚支(IIa IIg),miR156靶基因分布在除IId外的其余6个亚支的特定SPLs。系统分类与基因结构的相关性反映了SPL靶基因结构上的变化。在进化过程中,它们可能发生外显子的丢失且伴随MRE的丢失。另外,基因重复对SPL靶基因的丰度变化影响很大,尤其是被子植物与低等植物分歧后它们数量明显增加。以拟南芥为模式植物分析发现串联重复和片段重复是SPL靶基因扩张的主要机制。     

木根麦冬与林生麦冬5S rRNA基因的进化

为了揭示多拷贝基因的进化方式, 对濒危植物木根麦冬(Ophiopogon xylorrhizus Wang et Dai) 3个居群、6个个体的294个5S rR NA 基因拷贝及其姐妹种林生麦冬(O. sylvicola Wang et Tang)的45个拷贝进行了DNA测序和序列分析,并以这个迄今发表的最大的单个物种的5S rRNA基因数据,以PAUP程序重建了分子系统发育树.结果表明: 1)所得序列呈高度多样性,长度变化在307～548碱基之间,仅13对(3.8%)相同,序列分化指数较高:木根麦冬是0.078,林生麦冬是0.032,两物种间是0.149; 2)100%的统计值支持两物种的5S rRNA 基因分别来自于祖先种的一个拷贝,即"建立者拷贝",这个拷贝在物种形成之后进行了一系列连续的扩增,形成一个直系的基因家族,而祖先种的其他拷贝在物种形成后被丢失; 3)不同拷贝是独立进化的,序列间的一致化过程很弱,这在串联重复的rR N A基因中是罕见的; 4)木根麦冬居群间曾存在频繁的基因交流,使5S rRNA 基因的许多拷贝扩散于不同居群,维持着种内较高的遗传多样性.可以认为是某些近期发生的变化,阻止了居群间的基因交流,导致该物种广泛的自交,发生自交衰退,并最后导致濒危.     

基于基因家族大小的比较研究脊椎动物的适应性进化

同源基因家族的拷贝数在不同物种间普遍存在差异,这种差异是由不同的基因得失速率引起。众所周知,基因拷贝数变异是特定物种表型创新的可能原因。本研究选取具有代表性的脊椎动物主要类群并跨约6亿年进化时间的64个物种,鉴定了它们的同源基因家族,揭示了脊椎动物基因家族大小的进化模式。结果表明:在推断的存在于脊椎动物最近共同祖先的6857个基因家族中,有6712个都在至少一个种系中发生了大小的变化,而且基因家族在大多数种系中都是收缩的;其中,霍氏树懒(Choloepus hoffmanni)中有最高的基因家族收缩水平,而在斑马鱼(Danio rerio)中则相反。基于脊椎动物基因家族大小进化的高度动态性,本研究从基因家族大小变化的角度鉴定了一些可能与特定脊椎动物类群进化有关的基因组信号。结果观察到在现存真骨鱼类最近共同祖先基因组中出现了可能因全基因组复制所导致的高比例的基因家族扩增现象,随后在后裔物种中发生基因收缩事件。此外,本研究还发现了硬骨鱼特异性的orphan基因可能对这些鱼类在水生环境中的适应性进化有所贡献的证据,如在有些硬骨鱼中orphan基因与鳍、尾巴、肾脏等发育有关。本研究结果有助于深入了解脊椎动物基因家族大小的进化,同时为理解脊椎动物基因组进化与表型多样性的联系提供了理论证据。     

腊玛古猿和西瓦古猿的形态特征及其系统关系——颅骨的形态与比较

本文通过具体的形态比较指出,禄丰腊玛古猿和西瓦古猿应为同一类型的雌雄个体,它们与现代猩猩比较相似,而与大猩猩和黑猩猩差别较大,因此,它们可看作是猩猩的祖先。猩猩这一支大约是在一千二百万年前开始从人猿超科的进化主干上分化出来的。     

濒危植物百山祖冷杉和资源冷杉的物种划分及其遗传资源的保护

物种是生物学中最基本的分类单元,对于珍稀濒危物种而言,物种的正确界定对于制定保护措施至关重要。分布于中国亚热带地区的百山祖冷杉(Abies beshanzuensis)、资源冷杉(A. ziyuanensis)和大院冷杉(A. dayuanensis)种群极小,且分类上长期存在争议。现行分类依据形态和地理分布将大院冷杉归并到资源冷杉,又将资源冷杉处理为百山祖冷杉的变种,但分子证据不足。该研究对百山祖冷杉、资源冷杉和大院冷杉分布区内8个种群的23株个体进行靶向捕获测序,获得了60个单拷贝核基因中的805个单核苷酸多态性位点。种群遗传结构和历史动态分析表明,这些个体可分为两个谱系,分别对应于百山祖冷杉和资源冷杉,其中资源冷杉在2.35Ma前与百山祖冷杉和大院冷杉的共同祖先分化,而大院冷杉与百山祖冷杉亲缘关系更近,形成一个谱系。百山祖冷杉、资源冷杉和大院冷杉的遗传多样性水平整体较低,种群间存在较为明显的遗传分化(遗传分化指数0.083–0.208)。由于未检测到分化后的谱系间遗传交流,推测分布区的碎片化是谱系间遗传交流受阻进而产生分化的主要原因。生态位比较分析结果显示百山祖冷杉、资源冷杉和大...     

金沙江河谷特有植物罂粟莲花的保护遗传学

毛茛科的罂粟莲花(Anemoclema glaucifolium)是中国西南部金沙江河谷地带特有的单种属植物。本研究利用分子生物学手段（SNPs）,对罂粟莲花的遗传多样性和遗传结构进行了研究。三个叶绿体片段(rps16内含子,psbA trnH 基因间隔区以及trnC ycf6基因间隔区)联合分析的结果显示低的遗传多样性和高的遗传分化。这可能是由于居群间长期的地理隔离,狭小的分布区以及生境片段化造成的有限的基因流所引起的。如今在金沙江上修建水电站的位置与罂粟莲花的分布区有部分重叠,这些水电站会淹没罂粟莲花的部分个体和生境,并且改变生态环境,威胁罂粟莲花的生存。本研究对罂粟莲花遗传多样性的研究为制定有效的保护策略提供了信息。     

探讨种间传粉在杜鹃花属自然杂交物种形成中的作用

自然杂交是物种形成的一个途径, 在植物进化中起着重要的作用。自然杂交主要通过种间的基因交流, 花粉传递则是基因交流的主要途径。马缨花(Rhododendron delavayi)、大白花杜鹃(R. decorum)、迷人杜鹃(R. agastum)和露珠杜鹃(R. irroratum)是在云南广泛分布的杜鹃花种类, 马缨花与大白花杜鹃形态上区别明显, 而它们的可能杂交种迷人杜鹃和露珠杜鹃在形态上基本介于二者之间。本文对这4种杜鹃花的开花物候和访花昆虫的种类进行了观察,并进行了其繁育系统和种子萌发的实验。我们发现马缨花的花期从3月初至5月底, 迷人杜鹃与露珠杜鹃花期基本一致, 为3月初至4月初, 二者同大白花杜鹃基本不存在花期重叠, 大白花杜鹃的花期为4月中旬至5月底。4种杜鹃花的开花期不同年份稍有变化, 其单花开花周期都在一周以上。4种杜鹃花的传粉昆虫虽然种类和数量上有所不同, 但都以膜翅目和双翅目昆虫为主, 中华蜜蜂(Apis cerana cerana)是其共有的传粉昆虫。繁育系统研究发现, 除露珠杜鹃外, 其余3种自花不育, 而种间杂交不存在任何生殖障碍, 可以产生萌发率很高的种子。通过分析4种杜鹃花开花物候重叠、共有传粉昆虫及种间杂交可育等现象, 探讨了传粉昆虫和异花授粉的机制在自然杂交物种形成中的作用及杂交种的适应能力。     

木根麦冬与林生麦冬5S rRNA基因的进化

为了揭示多拷贝基因的进化方式,对濒危植物木根麦冬（Ophiopogon xylorrhizus Wang et Dai)3个居群、6个个体的294个5S rRNA基因拷贝及其姐妹种林生麦冬（O.sylvicola Wang et Tang) 的45个拷贝进行了DNA测序和序列分析,并以这个迄今发表的最大的单个物种的5S rDNA基因数据,以PAUP程序重建了分子系统发育树。结果表明：1）所得序列呈高度多样性,长度变化在307－548碱基之间,仅13对（3．8％）相同,序列分化指数较高：木根麦冬是0．078,林生麦冬是0．032,两物种间是0．149;2）100％的统计值支持两物种的5S rRNA基因分别来自于祖先种的一个拷贝,即“建立者拷贝”,这个拷贝在物种形成之后进行了一系列连续的扩增,形成一个直系的基因家族,而祖先种的其他拷贝在物种形成后被丢失;3）不同拷贝是独立进化的,序列间的一致化过程很弱,这在串联重复的rRNA基因中是罕见的;4）木根麦冬居群间曾存在频繁的基因交流,使5S rRNA基因的许多拷贝扩散于不同居群,维持着种内较高的遗传多样性。可以认为是某些近期发生的变化,阻止了居群间的基因交流,导致该物种广泛的自交,发生自交衰退,并最后导致濒危。     

miR156靶基因SPL在植物中的系统分布和进化模式分析

Squamosa promoterbinding proteinlike genes （SPLs）在植物发育过程中具有重要作用。很多SPLs被miR156调节,然而,对于它们在植物中的系统分布和进化模式还知之甚少。本文对9个测序物种（藻类,苔藓,石松,单子叶和双子叶植物）的183个SPLs进行了生物信息学分析。结果表明miR156应答元件（MREs）仅在陆生植物SPLs中发现,藻类中不存在。系统进化分析显示陆生植物SPLs分为两大分支：group I和group II。 MiR156靶基因仅分布于group II,表明它们有着共同的祖先。Group II进一步分为7个亚支（IIaIIg）,miR156靶基因分布在除IId外的其余6个亚支的特定SPLs。系统分类与基因结构的相关性反映了SPL靶基因结构上的变化。在进化过程中,它们可能发生外显子的丢失且伴随MRE的丢失。另外,基因重复对SPL靶基因的丰度变化影响很大,尤其是被子植物与低等植物分歧后它们数量明显增加。以拟南芥为模式植物分析发现串联重复和片段重复是SPL靶基因扩张的主要机制。     

锦鸡儿属(豆科)祖先分布区分析(英文)

锦鸡儿属(Caragana)是一个温带亚洲分布属。在我们对这一属系统发育树以及13个分布区的基础上,重点采用Bremer(1992),Ronquist(1994)和Hausdorf(1997)提出的方法,进行本属祖先分布区的分析和探讨。结果表明,3种方法均表明远东-我国东北,阿尔泰-萨彦岭以及华北-秦岭是可能的祖先分布区。结合北温带植物类群属的北方起源学说,认为远东-我国东北为原始分布区的可能性更大一些。同时这三个分布区彼此地理上是隔离的,也恰是本属内一个较原始种树锦鸡儿(Caraganaarborescens)的分布区,结合我们以前的分析生物地理学研究,认为隔离分化是本属最重要的物种形成方式,扩散是次要的而且是短距离的扩散。     

安徽山黧豆的核型

山黧豆属(又名香豌豆属)(Lathyrus Linn.)全世界共约140种,已做过染色体计数者72种。我国约16种,大部分产西南、西北和东北各省区。近年来皖南农学院朱玉简等同志在安徽宣城发现一新种,命名为安徽山黧豆(Lathyrus anhuiensis Y.J.Zhu et R.X.Meng)。鉴于该新种分布区非常局限,个体数也不多,为了及时掌握其细胞学情况,特通过该院叶如欣同志取得部分种子进行了染色体的计数和核型的描述。     

哺乳动物抗凝血酶基因的分子特征、微共线性与适应性进化

抗凝血酶(AT)是哺乳动物体内重要的天然抗凝血因子之一,它隶属于丝氨酸蛋白酶抑制物家族,主要参与并调节复杂的血凝过程。基于比较基因组学手段,共挖掘出17个哺乳动物抗凝血酶基因(AT),并剖析了它们的基因结构、微共线性、保守基序、功能结构域、以及系统进化关系。基因结构与微共线分析表明,哺乳动物AT基因具有5-12个外显子,大多数是7个外显子;不同物种AT基因所处区段之间具有较好的共线性。哺乳动物AT蛋白特征分析显示,SERPIN功能结构域与保守基序1、2、3、4、5、8和9存在相互重叠的部分。AT基因进化树揭示基因进化和通常认为的物种进化几乎一致。同时,利用PAML中Codeml的位点特异模型在AT基因中发掘了1个正选择位点328D。     

野生牵牛花属植物的挥发物组分和释放时间与其传粉蛾触角的感受性和夜间活动习性是一致的

在牵牛花属（Petunia）植物的进化过程中受到不同传粉昆虫的作用分化成两类植物群,一种是蜂媒（bee—visitation）的P．integrifolia spp．植物,另一种是蛾媒（hawkmoth—visitation）的P．axillaris spp．植物,它们在与传粉相关的花的特征方面有很大的区别。尽管它们在自然界分布区重叠,但并没有发现杂合体存在。     

锦鸡儿属(豆科)祖先分布区分析

锦鸡儿属(Caragana)是一个温带亚洲分布属.在我们对这一属系统发育树以及13个分布区的基础上,重点采用Bremer(1992),Ronquist(1994)和Hausdorf(1997)提出的方法,进行本属祖先分布区的分析和探讨.结果表明,3种方法均表明远东-我国东北,阿尔泰-萨彦岭以及华北-秦岭是可能的祖先分布区.结合北温带植物类群属的北方起源学说,认为远东-我国东北为原始分布区的可能性更大一些.同时这三个分布区彼此地理上是隔离的,也恰是本属内一个较原始种树锦鸡儿(Caragana arborescens)的分布区,结合我们以前的分析生物地理学研究,认为隔离分化是本属最重要的物种形成方式,扩散是次要的而且是短距离的扩散.     

植物颗粒结合淀粉合酶GBSS基因家族的进化

为全面理解植物颗粒结合淀粉合酶(GBSS)基因在植物中的进化模式并重建其进化历史, 利用20种陆生植物和2种藻类植物的基因组数据, 通过生物信息学手段, 深入挖掘和分析植物类群基因组中GBSS基因家族的构成和基因特点, 推测其可能的扩增和丢失规律。结果共识别42条同源序列。系统发育和进化分析表明, GBSS基因起源古老, 可能在所有绿色植物的祖先中就已经出现, 之后在进化过程中不断发生谱系的特异扩张和拷贝丢失, 并最终通过功能分化的形式在植物类群中被固定。     

周口店直立人3号与5号头骨形态特征对比及其演化速率所反映的群体隔离

德日进认为周口店直立人保持着形态上的稳定性; 这种进化上的缓慢性表明周口店直立人进化过程中无论何时都未曾发生过外来移民的闯入, 从而打乱、干扰或推进其进化过程。本项研究采用三维结构重叠和精确测量数据的方式对比了周口店第一地点晚期代表周口店直立人(ZKD)5号头骨相对于早期代表ZKD3的形态特征演化变化, 并与南京直立人(NJ)1和2号头骨之间的差别进行了对比。结果表明, 周口店晚期标本相对于早期标本来说, 头骨尺寸在各个方向上都有所增加, 但轮廓形状基本保持一致, 与同期的南京古人类的相比, 周口店直立人的演化速率显得很慢。这很可能是由于缺乏基因交流的缘故; 周口店直立人群有可能是一个相对隔离的群体。本项研究支持德日进等关于周口店直立人群缺乏基因交流的观点。     

DNA聚合酶X家族的起源与进化分析

随着DNA聚合酶X家族成员数量的增加,家族内部的系统发育需要重新检查。来自病毒和细胞的DNA聚合酶X家族成员序列第一次被汇编在一起,进行系统发育分析。分析显示：真核生物DNA聚合酶bcta(polβ)是这个家族的祖先基因,可能与昆虫痘病毒(EPv)之间发生过基因的水平转移;DNA聚合酶mu(polμ)基因仅存在于哺乳动物基因组中,是脱氧核苦酸末端转移酶(TdT)的重复基因;这个家族在低等真核生物的种系进化过程中发生了基因丢失。