动物远缘杂交研究进展

远缘杂交是指亲缘关系在种间及种间以上的生物之间的杂交,它可以使基因组从一个物种转移到另一个物种中,从而导致杂交后代的表现型和基因型都发生改变.如果远缘杂交后代两性可育,则可以通过自交繁衍形成遗传变异的品系,它们在生物进化、遗传和育种方面具有重要作用.本文在分析和归纳大量国内外有关动物远缘杂交文献的基础上,结合本实验室长期从事鱼类远缘杂交的研究结果,对动物远缘杂交研究的最近概况及其相关问题进行了较全面综述,其中介绍了动物门间、纲间、目间、科间、亚科间、属间和种间的杂交状况,阐述了鱼类远缘杂交品系的形成规律和遗传变异特性及它们在生产上的应用等.本文在生物进化和动物遗传育种方面具有意义.     

动物和植物远缘杂交比较研究

远缘杂交是指不同物种之间的杂交,它可以是种间、属间甚至亲缘关系更远的物种之间杂交.远缘杂交可以把属于不同种、属等远缘遗传关系的不同个体的生物特性结合起来,突破种间界限,扩大遗传变异,是创制具有遗传变异、可育、优良性状的新品系乃至新种群的重要方法.本文在分析和归纳大量国内外有关动物和植物远缘杂交文献的基础上,结合本实验室长期从事鱼类远缘杂交的研究结果,在对动物和植物远缘杂交实验的具体例子进行描述和分析的基础上,比较和总结了动、植物中远缘杂交形成不同倍性生物后代的主要生物学特性;概述了动物和植物远缘杂交的相似性和差异性;分析和归纳了导致动物和植物远缘杂交形成存活和不存活后代的可能原因;还对动物和植物远缘杂交后代的形态学、细胞学和分子细胞遗传学等生物学特性研究的方法进行了介绍.旨在为系统地比较动物和植物远缘杂交的遗传、繁殖、生长性状等生物学特性提供较系统的研究资料,以阐明它们在遗传育种和生物进化方面的共性作用及重要意义.     

多倍体生物研究进展

多倍体是含有3套或3套以上完整染色体组的生物体,在动植物中广泛存在,是物种发生的一种重要方式.近年来的动植物基因组测序结果及相关分子系统学、生物信息学的研究,支持物种在演化过程中经历过全基因组复制的观点.多倍体的稳定性依赖于其形成后发生的基因组快速重组和基因表达调控的变化;多倍体的形成及其二倍体化过程是物种长期演化过程中的重要组成部分.多倍体可通过多种方式形成,其中,通过远缘杂交形成能产生不减数配子的杂交生物体,导致其后代染色体加倍,是快速、高效的形成多倍体的途径之一.可育多倍体的形成不仅促进了物种间的遗传物质交流,丰富了物种多样性,而且为多倍体育种奠定了基础.对多倍体生物的研究不仅具有重要的理论意义,而且有重要的应用价值.动植物多倍体育种在生产上的应用带来了显著的经济效益和社会效益.     

苦苣苔科植物远缘杂交亲和性初探

该研究对苦苣苔科的蛛毛苣苔属[Paraboea(C.B.Clarke)Ridley]、马铃苣苔属(Oreocharis Bentham)、报春苣苔属(Primulina Hance)、吊石苣苔属(Lysionotus D.Don)、台闽苣苔属(Titanotrichum Solereder)、半蒴苣苔属(Hemiboea C.B.Clarke)、长蒴苣苔属(Didymocarpus Wallich)、光叶苣苔属(Glabrella Mich.MollerW.H.Chen)进行属间远缘杂交,对马铃苣苔属的马铃苣苔组、川滇马铃苣苔组、大叶石上莲组进行组间远缘杂交,统计不同杂交组合的结实情况及播种后的种子萌发情况,以明确不同属(组)间远缘杂交亲和性,为通过远缘杂交进行苦苣苔科种质资源的创新奠定基础。结果表明:(1)不同属作为父本,与同一母本进行杂交,以及同一属内不同种作为父本,与同一母本进行杂交,结实情况差异显著。(2)不同属作为母本,与同一父本进行杂交,以及同一属内不同种作为母本,与同一父本进行杂交,结实情况同样存在显著差异。(3)相同两个种正反交杂交成功率也并不一致。(4)马铃苣苔属与半蒴苣苔属,报春苣苔属与吊石苣苔属,吊石苣苔属与报春苣苔属和半蒴苣苔属,光叶苣苔属与报春苣苔属和吊石苣苔属之间部分种进行远缘杂交能够正常结实,且杂交种子能够正常萌发。(5)马铃苣苔属内组间杂交无明显生殖隔离的现象。     

榕树种间杂交研究进展

杂交是生物进化的重要方式和新物种的重要来源, 在植物界普遍存在, 但在不同植物类群中的发生率差异很大。高度专性传粉体系中, 宿主植物和传粉者经历长期协同进化, 形成远高于其他物种的互利共生机制和合子前生殖壁垒, 被认为不太可能发生种间杂交。榕树和传粉榕小蜂是动植物间专性传粉关系的典范, 甚至发展出一对一高度专性关系。但随着研究的深入, 发现了一定程度的宿主转移现象, 引发学者对榕树种间杂交的研究和探讨。本文从人工杂交、外来种和本地种杂交、岛屿种自然杂交、同域分布近缘种自然杂交, 以及利用系统发育不一致推测杂交等5个方面, 综述了榕树种间杂交的研究进展, 并对未来研究进行展望。同一亚属内人工榕树种间杂交F₁代一般可育, 不同亚属榕树的种间杂交亲和性强度在不同性系统上表现有所不同。种间存在单向或不对称的双向基因流, 依赖专性传粉榕小蜂传粉可能使得渐渗杂交成为榕树种间杂交的主要方式。一系列的合子前隔离机制, 包括化学隔离、形态隔离、地理隔离、生态隔离、季节隔离等有效维持了榕树物种在遗传和形态上的完整性; 而合子后隔离作用较弱, 传粉榕小蜂在非专性宿主上的繁殖适合度一般表现为显著降低。未来有待在评估杂交对榕树生物多样性和榕-传粉榕小蜂共生体系稳定性的影响, 分析榕树天然杂交带的杂交模式, 以及探讨影响宿主转移和榕树杂交的因素等方面开展深入研究。     

物种与科属的数量关系——以中国鸟类为例

许多研究表明,物种与高级分类阶元在数量上密切相关,这种关系在地区物种数量预测中具有很高的应用价值。应用中国不同地理类型(保护区、行政区和动物地理亚区)的鸟类物种名录,研究物种与科属的数量相关关系和频次分布规律,结果表明(1)物种与高级分类阶元在数量上有着极显著相关关系(P<0.01),其中物种—属的相关关系要显著于物种—科,且在对数、乘幂、指数和线数4种模型中,用乘幂模型拟合最好;(2)物种在科属间的频次分布具有规律性(P<0.05),随着物种数/科属的增加,频次迅速减少,在4种模型中,乘幂模型拟合最好,属的规律性较科显著。根据以上结果,物种与科属间的数量强相关关系与物种数量在科属间有规律的频次分布有关。     

小麦与玉米杂交产生小麦单倍体的研究进展

在作物改良中,常利用植物属间的远缘杂交,将异种植物的有用性状向栽培种转移。植物远缘杂交的难易程度一般由两亲本亲缘关系的远近所决定。近年来的研究表明,禾本科中的两个亚科即早熟禾亚科（Ｐｏｏｉｄｅａ）和黍亚科（Ｐａｎｉｃｏｉｄｅａ）之间的杂交并不完全受这一规律的限制,特别是六倍体的普通小麦（早熟禾亚科）和玉米（黍亚科）之间的杂交,可以发生高频率的受精作用和胚胎形成。为了扩大小麦的基因资源,近年来育种学家突破了小麦族内各物种间的杂交限制,观察到小麦×玉米和小麦×高粱的受精率（单、双受精）分别可达到５９…     

种间杂种染色体配对所揭示的披碱草属植物StY基因组分化及其进化意义

在同倍体(homoploid)植物杂交-分化的物种形成(speciation)过程中,杂交后代与亲本之间的有效生殖隔离是新物种形成的关键。杂种与亲本在时间、空间、生态环境和基因水平上的隔离,保证了杂种后代的分化和稳定,并逐渐形成新物种。为了研究披碱草属(Elymus)含StY基因组四倍体物种的系统演化关系,本文对来自亚洲不同地理分布区的26种披碱草属植物进行了大规模的种间杂交和杂种F1减数分裂染色体配对行为的分析。结果表明各物种之间有不同程度的杂交亲合力,杂交结实率在各杂交组合之间有较大的变异(在4．8％-100％之间);但各物种之间的杂种F1完全不育。证明各物种之间形成了明显的生殖隔离。种间杂种F1减数分裂中期-I染色体配对分析的结果进一步表明,StY基因组随各披碱草属物种地理分布的不同而有不同程度的分化。来自同一分布区(如东亚或西亚分布区之内)物种的StY基因组分化程度较低,但来自不同分布区(如东亚和西亚)物种之间相同的StY基因组具有显著的分化。表明地理隔离对含StY基因组物种的分化起到了十分重要的作用。通过对种间和种内杂种F1的减数分裂异常现象和染色体配对频率变化规律的分析,作者认为细胞学水平的变化,如基因组同源性的分化和染色体结构的变异等都在杂种后代与亲本之间产生生殖隔离并逐渐形成新物种的进化过程中起到了积极的作用。     

植物远缘杂交的障碍及其克服

植物的远缘杂交是指种以上分类单位的生物类型之间的杂交,包括同属植物的种间杂交和不同属植物的属间杂交。通过植物的远缘杂交可将其它种的有益性状（如抗病、抗虫、抗逆性强、优质）的基因资源导入栽培种,在作物、蔬菜和花卉育种中广泛应用。因而它是育种工作的一个重...     

中国哺乳类物种与科属的数量关系

利用中国三种地理类型(自然保护区、行政省和动物地理亚区)的哺乳类名录,分析物种与高等分类阶元(属、科)的数量关系,旨在为利用高等分类阶元替代物种预测生物多样性提供理论依据,研究结果显示:1)不同地理类型中物种-属-科在数量上具有相似的增长趋势,且物种-属、物种-科的数量关系呈极显著相关(P < 0.01)。利用模型对哺乳类物种与科和属的数量关系模拟,乘幂模型拟合效果最佳。2)物种在属间、科间的频次均呈非均匀分布,对结果进行拟合发现对数、乘幂、指数和线性四种模型中,乘幂模型对哺乳类物种与科和属的数量关系模拟效果最佳。综合以上内容认为,哺乳类物种与高级分类阶元在数量和频次分布上存在规律,且可用模型进行很好拟合,这种关系适用于生物多样性预测、评价和保护。     

Ph基因对小麦与黑麦杂种减数分裂染色体联会的影响

利用远缘杂交的方法,将小麦近缘植物的 优良特性转移给小麦,是改良小麦品种的途径 之一。由于种间与属间不同种存在差异,有一 些远缘杂交工作,虽然也曾获得了真正的杂种, 但因异源染色体间的不亲和性,减数分裂不正 常,使两个种质之间不能结合,后代发生向两亲 分离的趋势,最后将异源染色体完全排除掉,又 基本上获得和原来种没有很大差异的个体。     

杜鹃花属植物的可育性研究进展

结合作者近年来的工作, 总结了国内外有关杜鹃花属(Rhododendron)植物可育性研究的成果和进展, 旨在为相关研究者和技术人员提供参考。(1)杜鹃花属的杜鹃亚属(subgen. Rhododendron)和羊踯躅亚属(subgen. Pentanthera)中存在多倍化现象, 甚至存在同一物种有多种倍性。(2)在自然授粉条件下, 除了常见种内杂交及自交情形外, 常绿杜鹃亚属(subgen. Hymenanthes)、杜鹃亚属和映山红亚属(subgen. Tsutsusi)内种间杂交十分普遍, 也有跨亚组之间的自然杂交案例。(3)杜鹃花属植物中自交亲和(self compatibility, SC)与自交不亲和(self incompatibility, SI)现象并存, 云锦杜鹃亚组(subsect. Fortunea)兼具自交败育到高可育性的所有类型, 而在映山红亚属与马银花亚属(subgen. Azaleastrum)中自交不亲和现象则更为常见。通常自交被认为是杜鹃花物种的被动适应, 但对于一些在极端气候条件下分布的局域种而言, 则可能是一种主动响应。(4)不同分类等级(亚属、组和亚组)间的人工杂交研究表明, 杂交亲和性或可育性与双亲的系统发育关系及染色体倍性具有明显的关联, 并反映在发育阶段和各项亲和力指标的变化之中。常绿杜鹃亚属与杜鹃亚属间的远缘杂交相对比较容易, 常绿杜鹃亚属与映山红亚属间、映山红亚属与杜鹃亚属的正反交、映山红亚属与羊踯躅亚属的正交以及常绿杜鹃亚属与羊踯躅亚属的正交、马银花亚属与杜鹃亚属正交等也有亲和的案例。(5)自交不亲和亲本的介入可大幅度增加种间杂交的不育比率, 并导致其由双向可育到单向不育再到双向不育方向发展。     

物种与科属的数量关系——以中国鸟类为例

许多研究表明，物种与高级分类阶元在数量上密切相关，这种关系在地区物种数量预测中具有很高的应用价值。应用中国不同地理类型(保护区、行政区和动物地理亚区)的鸟类物种名录，研究物种与科属的数量相关关系和频次分布规律，结果表明：(1)物种与高级分类阶元在数量上有着极显著相关关系(P<0.01)，其中物种—属的相关关系要显著于物种—科，且在对数、乘幂、指数和线数4种模型中，用乘幂模型拟合最好；(2)物种在科属间的频次分布具有规律性(P<0.05)，随着物种数/科属的增加，频次迅速减少，在4种模型中，乘幂模型拟合最好，属的规律性较科显著。根据以上结果，物种与科属间的数量强相关关系与物种数量在科属间有规律的频次分布有关。     

四川鞍子河保护区发现红腹锦鸡与白腹锦鸡的自然杂交

红腹锦鸡(Chrysolophus pictus)和白腹锦鸡(C.amherstiae)为鸡形目雉科锦鸡属物种,分布区全部或大部位于中国境内,在四川中部至南部、云南省东北部等地有局部重叠。两者在圈养条件下可杂交,但野外环境下自然杂交报道极少。2016年10月14日,在四川省鞍子河自然保护区野生动物本底调查中,红外相机记录到一只成年雄性锦鸡。该个体兼具红腹锦鸡与白腹锦鸡成年雄性的羽色特征,为两种锦鸡的自然杂交后代。锦鸡属自然杂交的记录较少,本次发现证实成都盆地西缘的邛崃山位于本属两物种的分布重叠区内,且存在偶见的杂交现象,为进一步探明锦鸡属分布重叠区及杂交现象发生的空间范围、研究锦鸡属物种的分化历史与机制提供了数据支持。     

Ph基因对小麦与黑麦杂种减数分裂染色体联会的影响

利用远缘杂交的方法,将小麦近缘植物的优良特性转移给小麦,是改良小麦品种的途径之一。由于种间与属间不同种存在差异,有一些远缘杂交工作,虽然也曾获得了真正的杂种,但因异源染色体间的不亲和性,减数分裂不正常,使两个种质之间不能结合,后代发生向两亲分离的趋势,最后将异源染色体完全排除掉,又基本上获得和原来种没有很大差异的个体。 Okamoto、Riley、Sears等先后发现普通小     

远缘杂交的分子基础——DNA片段杂交假设的一个论证

通过远缘杂交,扩大基因库,弥补近缘杂交的局限性,已日益成为农业战线上的重要研究课题。近20年来在我国采用常规杂交育种技术,广泛地进行了粮食作物和其他作物的远缘杂交,其中许多是在属间甚至科间进行的。从杂交后代中往往能选出具有高产、抗病虫害、抗寒、抗旱、抗倒伏和地区适应性较广等某些特点或比较全面的作物新类型、新品种。     

Y基因组分化及其进化意义

在同倍体（homoploid）植物杂交－分化的物种形成（speciation）过程中,杂交后代与亲本之间的有效生殖隔离是新物种形成的关键。杂种与亲本在时间、空间、生态环境和基因水平上的隔离,保证了杂种后代的分化和稳定,并逐渐形成新物种。为了研究披碱草属（Elymus）含S_tY基因组四倍体物种的系统演化关系,本文对来自亚洲不同地理分布区的26种披碱草属植物进行了大规模的种间杂交和杂种F₁减数分裂染色体配对行为的分析。结果表明各物种之间有不同程度的杂交亲合力,杂交结实率在各杂交组合之间有较大的变异（在4.8%-100%之间）;但各物种之间的杂种F₁完全不育。证明各物种之间形成了明显的生殖隔离。种间杂种F₁减数分裂中期-I染色体配对分析的结果进一步表明,S_tY基因组随各披碱草属物种地理分布的不同而有不同程度的分化。来自同一分布区（如东亚或西亚分布区之内）物种的S_tY基因组分化程度较低,但来自不同分布区（如东亚和西亚）物种之间相同的S_tY基因组具有显著的分化。表明地理隔离对含S_tY基因组物种的分化起到了十分重要的作用。通过对种间和种内杂种F₁的减数分裂异常现象和染色体配对频率变化规律的分析,作者认为细胞学水平的变化,如基因组同源性的分化和染色体结构的变异等都在杂种后代与亲本之间产生生殖隔离并逐渐形成新物种的进化过程中起到了积极的作用。     

协同进化（三）：竞争,捕食,拟态

竞争是物种之间一种重要的相互关系,它会引起参与竞争的一个物种对另一个物种的回应,因此形成两个或两个以上的物种之间的协同进化。曾经有多方面的文献涉及物种间相互竞争所导致的可能的进化,在这方面最早的研究当属拉克（Lack,1947）在厄瓜多尔以西太平洋中的加拉巴哥（Galapagos）群岛对雀科鸟的工作。克拉注意到这些雀科鸟像的长度与假想竞争者的存在与否有很大关系。例如,某一属的雀科鸟主要在地上觅食,在只有一种雀科鸟的岛屿上,像的长度大约是10mm,而在两种或两种以上该属乌的岛屿上,体型较小的种类像的长度为smm,而体型…     

物种形成基因及其功能

什么是物种?新物种是如何形成的？这些问题是生命科学研究的重大问题.物种的形成是在生殖隔离的基础上某些新的生物学性状的形成和保留,是生物进化的最基本过程,其实质是基因结构突变的积累与功能的分化. 地理隔离使群体中的基因不能交流,基因突变也会影响个体间交配趣向,从而造成交配隔离或者交配后杂合体的基因组不亲和、杂交不育甚至杂交不活,使不同的群体逐渐分化为新物种. 随着分子生物学与基因组学的飞速发展,进化生物学家已经发现一些与物种形成有关的基因-物种形成基因（speciation genes）,鉴定并了解这些基因的功能,不仅能使我们在分子水平上理解新物种形成的实质和规律、而且对于我们突破种间屏障进行远缘杂交育种也有重要的理论指导意义.本文综述了目前对几个物种形成基因及其功能的研究进展,为该领域的进一步研究提供资料.     

印度-西太平洋胡椒鲷亚科鱼类DNA条形码及分子系统进化研究

为探讨COⅠ基因作为条形码在胡椒鲷亚科鱼类物种鉴定的可行性, 研究测定了胡椒鲷亚科8种鱼类51个个体线粒体COⅠ基因长度为651 bp的序列, 利用MEGA 5.0计算胡椒鲷亚科种内与种间的遗传距离, 基于最大似然法与贝叶斯法构建了系统进化树。结果显示: 胡椒鲷亚科鱼类种间平均遗传距离(0.142)显著大于种内平均遗传距离(0.003), 物种间遗传距离均大于Hebert推荐的物种鉴定最小种间遗传距离0.020(2%)。系统进化树上, 同一物种不同个体间均能形成独立的单系分支, 表明COⅠ基因可作为胡椒鲷亚科物种鉴定的有效条形码基因。研究同时揭示, 在形态分类上被认为是同种异名的两种胡椒鲷(条纹胡椒鲷与东方胡椒鲷)的COⅠ基因序列差异达到0.070, 有可能是两个独立的物种。此外, 在属级水平, 少棘胡椒鲷属与胡椒鲷属种类之间的平均遗传距离小于胡椒鲷属内部种间的遗传距离, 支持少棘胡椒鲷归属于胡椒鲷属的观点。