浅析基因组大小的进化机制

基因组记录着物种的全套核苷酸序列信息,其大小与物种进化地位之间的关系由于"C值悖论"的提出而引人关注.本文回顾了关于基因组大小研究的历史,简述了基因组大小和细胞性状及自身组成之间关系的研究进展及相关假设,并在不同分类尺度上分析了影响基因组大小进化的可能因素.我们认为随着进化地位的提高和相应的遗传信息量增加,基因组大小有增加的内在必然性;但是在真核生物中,随着基因组的增大,增加的DNA逐渐由基因序列转变为主要是内含子和基因间区等非编码DNA序列,而非编码序列的大量增加并不明显改变物种的进化地位,却在很大程度上掩盖了基因组大小与物种进化复杂度之间的相关性,从而导致了C值悖论.我们认为分子突变导致了基因组大小的变化,而自然选择对保留有益的变化起到了重要的作用.     

稻属AA型物种叶绿体基因组的适应性进化

稻属AA型物种包含栽培稻和与其最近缘的野生稻物种,是稻属植物中一个重要的类群.为了探究稻属AA型物种叶绿体基因组的适应性进化,以AA型稻属物种中已经公布的6个叶绿体基因组为对象,利用PAML和Selecton对叶绿体基因进行适应性进化的分析.研究发现,4个基因(matK,ccsA,psbB和rpoC2)经历了正选择作用,并对基因的正选择位点进行了定位,初步分析了正选择位点的变异特点,探讨了正选择位点与蛋白质结构保守性的关系.本研究为深入了解稻属的叶绿体基因及其适应性进化提供了重要参考.     

什么是物种:进化连续性与分类间断性冲突的产物

物种是生物有机体分类的最基本单元.但由于人们对物种认识的差异,形成了众多的物种概念,因此很难对物种给出一个准确而又统一的定义.目前比较有代表性的物种概念包括分类学物种、达尔文物种、生物学物种以及系统发育物种,它们各自从物种的分类、进化、生殖隔离以及祖先与后裔关系的属性,对物种概念进行了解析和阐明.物种是生物进化和分类需求的产物,进化的连续性与分类的间断性,导致不同学者对物种的基本属性,即物种是自然单元还是人为单位的争议.作为生物进化的产物,物种具有既连续、又间断的动态属性.因此对于物种的认识、理解和定义,可以按照不同的研究目标和需求来进行把握,而无需强求一个标准和统一的概念.     

人类基因组中减数分裂重组对二核苷偏好性的影响

二核苷相对丰度谱是反映基因组整体水平上的选择压力或突变偏好性的“基因组指纹”, 它在基因组进化研究、系统发生分析中发挥着独特而重要的作用. 因此, 揭示基因组指纹的形成和进化的压力是基因组进化研究的重要内容之一. 本文着重研究人类基因组中二核苷偏好性和减数分裂重组率的关系. 结果发现, 在整个基因组范围内编码序列的总体二核苷偏好性与重组率显著负相关, 而对非编码序列来说却显著正相关. 另外, 本研究给出了特定二核苷偏好性与重组率的关联模式, 并讨论了重组率与二核苷偏好性的相互作用机理. 结果表明, 重组对基因组指纹的形成与进化有着重要的作用.     

论多细胞物种的进化机制

本文对生命史中多细胞物种的形成机制提出了创新性的观点并对此进行论述。该新观点认为:生命进化的本质是各种生命生存效率优化的过程。在此过程中,多细胞物种的产生必然要解决一对矛盾,即单细胞局部利益最大化与多细胞整体利益之间的矛盾。解决这对矛盾是保证多细胞整体生存竞争效率的前提。因此,多细胞物种的进化必然是不断优化整体调控机制过程。调控机制的建立与完善是通过细胞的智能活动完成的。文章对多细胞物种的成种过程进行了逻辑推理,并依此推理过程提出了6个重要的预测,通过列举与这些预测相一致的事实证据来说明笔者该观点的合理性。     

哺乳动物中不同表达丰度外显子的进化特征

通过比较基因组学方法, 利用哺乳动物基因组数据对不同表达丰度外显子的进化特征进行了研究. 以非编码区和假基因为对照, 对外显子进行序列相似度、phastCons和Ka/Ks分析, 结果显示, 高表达外显子十分保守而低表达和低表达的外显子也在物种间表现出保守的进化特征. 低表达丰度的外显子构成了物种转录组中大多数的转录本种类, 结果显示它们的进化都受到功能限制, 暗示它们可能在生物进化过程中为增加生物复杂度做出贡献.     

低等脊椎动物中存在基因组印迹进化的基础

哺乳动物配子发生过程中双亲特异性甲基化印迹导致父母双方的基因组在发育中的不等性和互补性, 使父母双方的基因组对正常发育都是必需的. 因此, 基因组印迹是胚胎发育过程中基因组整体水平上基因表达调控至关重要的第一步, 也是哺乳动物两性生殖的表观遗传基础. 但基因组印迹在脊椎动物中的进化起源、形成并维持稳定的表观遗传修饰分子机制都还完全不清楚. 在动物界, 由于至今未在非哺乳动物中发现内源印迹基因, 基因组印迹被认为可能是胎生哺乳动物单独进化出来的. 为探索基因组印迹的进化起源, 本文研究了哺乳动物印迹基因在低等脊椎动物的同源基因中是否存在双亲特异性差异甲基化区域. 通过用重亚硫酸氢盐测序的方法, 对金鱼Igf2基因的CpG岛在精子、卵子、不同发育阶段胚胎以及成体不同组织中的甲基化情况进行分析, 结果表明, 与哺乳动物Igf2基因一样, 金鱼Igf2基因内部也存在差异甲基化区域, 该区域在卵子中没有甲基化, 在精子中被高度甲基化; 但与哺乳动物印迹基因不同, 金鱼的双亲特异性甲基化差异不能在胚胎发育过程中保持稳定, 可能是脊椎动物进化早期的一种初级的基因组印迹. 这些结果说明, 低等脊椎动物中存在基因组印迹进化的基础, 基因组印迹不是哺乳动物单独进化产生的     

物种多倍化与表观遗传学

由不同基因组叠加导致的物种形成是自然界瞬时物种形成(instantaneous speciation)的方式之一.这种剧变的物种形成方式不同于异域物种形成,主要由基因组加倍成多倍体导致与二倍体亲本形成自然的生殖隔离、同域分布的新物种.这种有创造力的物种形成方式在植物与部分动物中普遍存在.最新研究表明,基因组多倍化早期发生的迅速改变可能起关键作用.例如,基因组水平的遗传变异(染色体重排、DNA水平改变)可部分解释多倍体形成后发生的改变;然而,基因组水平的变化不能完整解释物种演化初期基因组中的大量基因改变.表观遗传水平包括转录水平和后转录水平.表观遗传水平的改变不引起DNA核苷酸序列的变化,对基因表达水平的变化和有机体表型有很大影响,可能在物种演化阶段也发挥了重要作用.目前研究比较多的、与多倍化相关的表观遗传现象及机制包括DNA甲基化、基因状态、核仁显性等.表观遗传水平的改变是多倍体形成与物种演化的第一步,是非常重要且相对可逆的阶段,为物种演化提供了更多弹性的选择.目前,这方面工作在多倍化研究领域备受瞩目,本文对其最新进展作一介绍与综述.     

红树植物的盐适应性及其进化的研究进展

植物对环境的适应是进化生物学研究的重要内容. 红树植物是生长并适应于高盐的海岸潮间带环境的木本植物类群. 不同红树植物物种的耐盐水平不尽相同; 即使是同属的近缘物种也可能具有不同耐盐能力而生长于潮间带的不同位置; 部分物种具有可以在陆地和潮间带生长的不同的生态型. 这些特殊性状使红树植物成为研究植物对高盐环境适应和进化的良好生态模型. 本文简述了红树植物在形态结构和生理生态等方面的盐适应性特征, 并着重综述了最近几年来在基因和基因组水平上对红树植物的研究成果. 这些最新的研究成果不但证实了生理生态方面的研究结论, 更重要的是揭示了红树植物一些独特的基因表达模式并暗示了这些模式对红树植物的盐适应性进化的贡献; 通过整合以上研究成果, 并对不同红树植物和非耐盐植物进行比较, 初步揭示了红树植物盐适应性的主要特征, 为进一步研究红树植物适应性进化的分子机制提供了新的切入点.     

我国西南地区珍稀濒危动物的进化和保护遗传学研究

中国西南地区分布有许多重要的珍稀濒危动物，对它们的保护举世瞩目，其中一些动物的分类进化地位还存在着争议。我们实验室多年来致力于这些物种的进化遗传和保护遗传学研究，旨在阐明这些物种的进化地位，确定野生或圈养群体的遗传结构，为制定科学的保护计划提供不可缺少的遗传学资料。     

提高小学生口才能力策略研究

文章通过阐述什么是口语交际,分析了我国口语交际教学现状及教学中存在的问题,结合语文教学理论、口语教学实际,介绍了口语交际教学的具体策略.     

移峰填谷节约电费

抓好用电科学管理,合理调配使用电能,是投资少、见效快,实现节能的一条捷径.     

浅谈如何让学生成为意志坚强的人

让学生成为意志坚强的人,要做到两点:激发学生增强意志的愿望和创设情境,锻炼学生的意志.     

如何转化后进生

转化后进生是班级管理的重要组成部分,要转化好后进生,就要先做好学生的思想工作.     

浅谈如何建立适应实际工作的电子文件管理体系

当今,计算机应用为档案工作的科学管理带来了极大的方便,也为查找快捷等方面带来了前所未有的“革命”.但同时也对电子文件的管理提出了新的问题,即如何建立适应实际工作的电子文件管理体系.文章就这一问题进行了简述.     

B to B vs B to C的解说

最近,一些媒体时常冒出这两个缩略词句的表述,不加注释,令人费解。 B to B的全称是Business toBusiness,而B to C的全称是Busi-ness to Consumer。     

如何运用心率正确导引跑步

论述了应在跑步中适当控制运动的强度,而心率在跑步过程中发挥重要作用。说明按跑步前控制好的指标心率进行跑步锻炼,是控制好运动强度的有效方法。     

如何做好班主任工作

为使学生"学会生存,学生创造,学会关心,学会负责",班主任需有较高的教育水平,本文就如何做好班主任工作谈几点个人看法.     

如何防治糖尿病

文章阐述了糖尿病的定义,指出糖尿病的人大多与遗传体质有关,对此提出了糖尿病的诊断标准及其防治原则。     

如何运用心率正确导引跑步

论述了应在跑步中适当控制运动的强度,而心率在跑步过程中发挥重要作用说明按跑步前控制好的指标心率进行跑步锻炼,是控制好运动强度的有效方法.