基于简化基因组测序揭示水角的濒危机制

物种的遗传多样性是决定物种适应性和生存能力的关键因素。生境片段化是造成生物多样性丧失的重要因素之一,对植物种群的遗传多样性有着重要影响。水角(Hydrocera triflora)作为一种濒危植物,其遗传多样性状况和濒危机制尚未有报道。该文收集了水角7个种群共计34个样本,利用简化基因组测序技术(RAD-seq)获得了单核苷酸变异位点(SNP)。通过种群遗传多样性和遗传结构的分析,并结合种群历史动态分析和不同气候情景下物种潜在分布区预测,探讨了水角的濒危机制。结果表明:(1)水角遗传多样性较低(H_o=0.156 9、H_e=0.165 4、π=0.186 5),遗传分化系数较高; AMOVA分析表明,遗传变异主要发生在种群内。(2)Mantel检测表明环境距离与遗传距离、地理距离均呈显著正相关,分别为P=0.041 2和P=0.008 2。(3)水角的有效种群大小从全新世中期开始持续下降,与琼北火山群的喷发时间一致。(4)与当代气候相比,虽然在未来气候变化下水角的潜在分布区总面积变动不大,但在高CO₂排放的情景下,大量的高适生区将会丧失并转化为低适生区,特别是位于马来群岛的适生区几乎完全消失。该研究结果表明,生境片段化导致了水角较低的遗传多样性和有效种群大小的持续下降。因此,自身更新能力低以及人为活动干扰、城市化等不利的环境条件是导致其濒危的主要原因。建议加强对水角的就地保护,采用人工授粉等方法提高其基因流以增加其种群的遗传多样性,同时,要着重保护湿地免遭破坏。     

最大信息熵原理与群体遗传平衡

建立了用最大信息熵原理推导群体遗传平衡定律的统一数学模型,并给出了模型的统一解,此解正是Hardy-Weinberg定律所给出的平衡群体的基因型频率,说明当群体信息熵达到最大时,群体基因型频率不再变化,即达到“平衡”。这证明了最大熵分布就是Hardy-Weinberg平衡分布。Hardy-Weinberg平衡定律与最大信息熵原理的内在一致性说明,杂交和随机交配是一个不可逆过程,使群体基因型信息熵增大,无序性增,是选择和近亲交配使群体的信息熵降低,有序性增加,育种过程实际就是调节群体信息熵的过程。过程信息熵的含义是表示一个概率分布的不确定性,最大熵原理意味着在一定的约束条件,选择具有最大不确定性的分布,从而其分布是最为随机的。最大熵原理在信息,工程,天文,地理,图像处理,模式识别等自然科学和社会科学领域都有广泛的成功应用,本文从群体遗传学角度证明了这一原理具有普遍适用性。熵是描述系统状态的函数,而最大熵原理则表明了系统发展变化的趋势,系统的最终状态必然是熵增加至最大值的状态,对于任何系统都是如此。因此,群体遗传系统的平衡定律可以统一用最大熵原理进行判定和描述;任意群体的基因型信息熵在随机交配世代传递时有不断增加的趋势;在一定约束条件下基因型信息熵达到最大值时,就称之为达到遗传平衡。本文将信息论原理应用于群体遗传学研究,揭示了基因信息熵的生物学意义,并表明可以用信息学和控制论的原理和方法来研究群体遗传学问题。     

单分子实时测序及其在微生物表观遗传学中的应用

表观遗传学对于微生物的生命进程起着重要作用。由限制-修饰系统调控的DNA修饰参与微生物的免疫防御系统,无限制-修饰系统调控的DNA修饰通过调控基因表达影响表型。然而,表观遗传信息还没有被常规地作为DNA信息收集分析。基于对DNA合成反应的动力学分析,单分子实时测序技术可以在获得基本序列数据的同时实现对被修饰核苷酸的检测。这个技术为微生物中已知DNA修饰的研究提供了新的平台,也为新型DNA修饰的发现做好准备。本文综述了单分子实时测序技术及其在微生物表观遗传学中的应用。     

农用抗生素TS99高产菌株的选育

在明确链霉素对农抗TS99产生菌Streptomyces fungicidicus YH04孢子的致死浓度为1.2μg/mL的基础上,以链霉素致死浓度为选择压力,采用不同剂量的紫外线照射对菌株孢子进行诱变处理,获得了大量的链霉素抗性基因突变株,进而从中筛选到发酵效价较出发菌株提高60%以上,且遗传稳定性良好的高产菌株Streptomyces fungicidicus YH9407.     

用数学方法讨论基因频率的变化

“用数学方法讨论基因频率的变化”是《必修2遗传与进化》中“2．6生物的进化”的实验。观察和实验是自然科学的两大基石,数学则是科学的皇冠,本实验实质上是一个运用数学进行的一个思维探究实验．使学生能较充分地感悟生物学科作为一门自然科学课程。在其研究过程中运用数学方法的重要性。     

孑遗植物桫椤种群遗传变异的RAPD分析

应用 RAPD标记分析了桫椤分布在海南尖峰岭及霸王岭 ,广东塘朗山、黑石顶及大西山孑遗种群的遗传变异。 2 8个引物共检测到 1 1 8个位点 ,其中多态位点 33个 ,多态位点比率 2 7.97%。Shannon多样性、Nei遗传分化和分子方差分析 ( AMOVA)结果一致显示尖峰岭种群遗传多样性最大 ,霸王岭种群次之、塘郎山种群第三 ,黑石顶种群第四 ,而大西山种群最小。种群的遗传变异主要发生在种群间 ;Shannon指数测出的种群间遗传多样性所占比率为 79.1 0 % (基于表型频率 )和 77.85 % (基于基因频率 ) ,Nei基因分化系数 ( Gst)达 80 .69% ,分子方差分析也表明种群分化极为显著 ( Φst=0 .82 86,P<0 .0 0 1 )。桫椤的种内遗传多样性水平很低 ,种内 Shannon多样性仅为 0 .0 641 (基于表型频率 )和 0 .1 1 2 4 (基于基因频率 ) ,总基因多样性只有 0 .0 770。另外 ,Jaccard相似性系数的 UPGMA分析结果显示 5个种群分为两个分支 :尖峰岭种群和霸王岭种群组成一分支 ;黑石顶、塘郎山和大西山种群组成另一分支 ,并且三者中前两者的遗传关系更为密切。聚类分析结果还得到主成分分析的支持。根据桫椤种群的遗传变异特点 ,初步探讨了保护策略。     

重庆大豆地方资源多样性评价及群体表型特点研究

对收集于重庆市的103份大豆地方品种进行了表型遗传多样性分析,并利用主成分分析和聚类分析对其进行了群体表型特点的研究,研究结果表明,重庆地区大豆地方种质资源以灰色茸毛、黄粒、褐色脐居多,个体之间数量性状上存在较大变异。主成分分析以3个主成分反映了10个农艺性状的大部分信息,将主要农艺性状归纳成产量因子、生长势因子及籽粒因子。聚类分析将103份地方种质资源聚为6个类群, 同一地区的大部分地方品种表现较为相似,少部分地方品种差异大,品种类群间的表型分化与地理分布既有一定的联系又不绝对相关。利用这些种质选配育种亲本应关注各类群间性状差异作选择,而不能仅关注地理来源选择。     

分离自安徽土壤金龟子绿僵菌种群的遗传异质性研究

金龟子绿僵菌是昆虫种群自然控制和害虫生物防治中重要的虫生真菌,已被作为化学农药的替代品广泛应用于农林害虫的防治。其寄主范围和地理分布极广,因此种群结构也十分复杂。为明确安徽省土栖金龟子绿僵菌的种群遗传结构,采用ISSR分子标记技术对采集自安徽省不同地区土壤中的116株金龟子绿僵菌进行遗传异质性分析。分子数据显示,筛选出的8个引物共获得79个位点,其中多态位点比率为100%。不同地区种群的Nei’s基因多样性(H)为0.2796,Shannon信息指数(I)为0.4425,种群间存在一定程度的基因流(Nm=4.4282)和遗传分化(Gst=0.1015),种群内的基因多样度占总居群的89.85%,种群间占10.15%,表明安徽土栖金龟子绿僵菌的遗传变异主要来源于种群内,且种群内表现出较大的遗传变异。并采用UPGMA对所有供试材料进行聚类分析,得到7大类种群。结果表明,安徽土栖金龟子绿僵菌之间的亲缘关系与地理来源不存在相关性。     

生物技术在林木遗传育种中的实际应用研究

本文主要介绍我国园林育种基本情况,阐述我国园林育种取得成效,随着社会不断发展,我国在林木基因研究、品种改造取得卓著成效。本文主要探究生物技术在园林育种中的应用,探讨相关技术。