用ITS序列研究杨属各组之间的系统发育关系

杨树是重要的工业用材树种。我国杨树遗传资源丰富 ,分布范围广泛 ,不少种为我国特有。开展杨属系统发育和分子进化研究 ,对丰富的杨树遗传资源保存和利用有着重大意义。杨属 (Ｐｏｐｕｌｕｓ)全世界约 10 0余种 ,属下通常分 5个组[1] 。胡志昂等[2 ] 对杨属不同组间的过氧化物酶同工酶进行了研究 ;李宽钰等[3] 利用ＲＡＰＤ标记技术对白杨组、青杨组、黑杨组 2 0个种作了遗传分析。但是在杨属系统分类上还存在着许多混乱 ,同物异名、同名异物现象相当普遍。本文以杨属 5个派主要代表种为材料 ,用ＰＣＲ产物直接测序法测定杨树ＩＴＳ序列 ,…     

西南地区古杨树遗传多样性的SSR分析

采用SSR分子标记技术,对采集于中国西南地区的7种15个群体共226株杨树古树的遗传多样性进行分析,以揭示杨树古树的遗传变异水平及其遗传关系,为该区域杨树古树资源的合理保护与利用提供依据。结果显示:(1)7对SSR引物组合共扩增出80个多态性位点;以有效等位基因数为标准,7种杨树之间的遗传多样性水平依次为:西南杨昌都杨康定杨藏川杨乡城杨川杨德钦杨;杨树种内群体间的遗传多样性依次表现为:乡城杨的稻城群体乡城群体雅江群体,西南杨的理塘群体乡城群体稻城群体,德钦杨的香格里拉群体德钦群体,昌都杨的芒康群体贡觉群体昌都群体,藏川杨的德钦群体芒康群体。(2)乡城杨和西南杨群体内近交系数(F_(is))分别为-0.024 6和-0.253 5,藏川杨、德钦杨和昌都杨的Fis分别为0.205 4、0.240 1和0.029 2;乡城杨、西南杨、藏川杨、德钦杨和昌都杨群体间的遗传分化系数(F_(st))分别为0.156 1、0.253 5、0.128 8、0.182 0和0.177 3;除西南杨群体间基因流N_m小于1外,乡城杨、藏川杨、德钦杨和昌都杨群体间的基因流N_m均大于1。(3)7种杨树古树的遗传相似系数介于0.089 0~0.691 0,平均为0.402 0;UPGMA及Bayesian聚类结果均显示,7个树种可以分为3个大组,即川杨与康定杨聚为一组,乡城杨与西南杨聚为一组,藏川杨、德钦杨和昌都杨聚为第3组;5种杨树古树的群体UPGMA聚类结果显示,除西南杨的理塘群体与乡城杨聚为一组外,各杨树古树种与群体间的聚类关系较为紧密。研究表明,西南地区杨树古树具有较为丰富的遗传多样性,且其遗传变异主要均存在于群体内不同个体之间,任何个体的丧失均会导致杨树古树遗传多样性的降低或丧失,故需要加强对该区域现存古树资源的保护。     

秦巴山区漆树nrDNAITS和cpDNA序列分子进化特点的分析

应用PCR产物直接测序法分析漆树种群nrDNA （核糖体DNA） ITS序列和cpDNA序列（matK、rbcL、psbA-trnH）的碱基差异,初步研究两套植物基因组的变异速率。结果表明：nrDNA ITS序列共有518 bp,有变异位点15处,变异位点百分率为2.9%,（G+C）含量为61.8%。cpDNA序列合并后长度1 907 bp,有变异位点20处,变异位点百分率为1.05%,（G+C）含量为36.1%。通过对ITS序列核糖型（Ribotype）和叶绿体序列单倍型（Haploype）进行分析发现,秦巴山区漆树区域性分布明显,不同区域拥有自己独特的单倍型,漆树居群历史近期没有扩张。nrDNA ITS序列较叶绿体序列进化较快,变异速率较快。nrDNA ITS序列及叶绿体matK、psbA-trnH适合漆树的亲缘地理学研究。     

滇杨种群遗传多样性与遗传结构

滇杨(Populus yunnanensis)是我国西南地区的特有树种, 具有速生、易无性繁殖、适应性强等优良特性, 是典型的南方型杨属树种。研究滇杨遗传多样性及种群结构对其种质资源的收集、保存和利用具有重要的意义。本研究从我国滇杨主要分布区云南和四川共采集了6个种群, 包括云南的昭通(ZT)、会泽(HZ)、嵩明(SM)、洱源(EY)、拉市海(LS)以及四川的美姑(MG), 共64个个体, 利用34对SSR分子标记和3对cpDNA叶绿体标记开展遗传多样性与遗传结构研究。SSR引物共检测到154个等位基因, 平均等位基因数为4.529, 观测杂合度(Ho)与期望杂合度(He)分别为0.552和0.472, 遗传分化系数(Fst)平均值为0.238, 多态性信息含量指数(PIC)平均值为0.421, 基因流(Nm)为0.806。滇杨的遗传结构分析(DAPC)与遗传距离的主坐标分析(PCoA)、UPGMA聚类分析均将6个种群划分为3个亚类: 第І亚类包括昭通种群、会泽种群和嵩明种群的4个个体, 第ІІ亚类包括嵩明种群的6个个体以及洱源种群和拉市海种群, 第III亚类为美姑种群; 嵩明种群包含第І和第ІІ两个亚类的混合遗传成分。3个cpDNA联合序列中共检测到35个变异位点, 分为13个单倍型, 其中单倍型H5在种群中分布最为广泛, 其余的单倍型均为种群特有的单倍型。分子方差分析(AMOVA)表明种群内的遗传变异大于种群间变异。研究表明滇杨不同种群的遗传分化具有地域性, 可选择就地保护; 昭通种群遗传多样性最高, 且包含7种叶绿体单倍型, 单倍型类型最多, 应优先保护。     

杨属（PopulusL.）种质资源遗传学评价研究进展

杨属（PopulusL.）种质资源极其丰富,为了有效保存、合理利用杨属种质资源,国内外开展了大量的种质资源遗传学评价研究。该文在介绍杨树系统分类的基础上,概述了白杨派、青杨派和黑杨派等在生物学特性、抗性（耐盐、抗旱、抗冻及抗病虫）、适应性及DNA遗传多态性等方面的遗传学评价研究进展,重点讨论了杨树种质资源评价研究中存在的问题和不足,并对其研究前景进行了展望。     

4种薯蓣属植物的分子鉴别和亲缘关系研究

为揭示薯蓣属植物的亲缘关系,根据叶绿体matK、rbcL、trnL-F和psbA-trnH序列片段,对小花盾叶薯蓣(Dioscorea sinopatviflora)、盾叶薯蓣(D.zingibiernsis)、黄独(D.bulbifera)和山药(D.polystachya)进行种间分子鉴别研究,并探讨这4个片段在薯蓣属植物系统发育上的意义。结果表明,4种薯蓣属植物共22份材料的matK、rbcL、trnL-F和psbA-trnH序列片段的长度分别为1026~1142 bp、1156~1178 bp、744~822 bp和355~599 bp。用PAUP 4.0b10和贝叶斯推断构建的系统发育树分析表明,云南的黄独与盾叶薯蓣的亲缘关系较近;小花盾叶薯蓣与盾叶薯蓣的亲缘关系很近;而非洲的黄独与云南的黄独的亲缘关系很远。但仅用这4个cpDNA片段还不能完全区分小花盾叶薯蓣和盾叶薯蓣,这说明基于这4个序列片段的系统发育证据与4种薯蓣属植物属内的分类划分并不十分吻合。     

藓类植物DNA条码的初步研究——以蔓藓科部分属为例

选取7个叶绿体基因片段,其中3个编码区基因片段（matK,rps4 and rbcL-a）和4个非编码区基因片段（atpB-rbcL,atpF-H,psbK-Iandtrn H-psbA）,一个线粒体基因片段（nad5）和一个核基因片段（ITS2）,材料包括5个属14个种的74份样品。分析比较了6个基因片段的多样性、种内和种间的遗传距离、鉴别率等。结果显示,在使用单个片段时ITS2的鉴定效果最好,而atpB-rbcL则是叶绿体基因片段中鉴别能力最高的。使用组合片段的结果发现,两个基因片段组合的鉴别效果最好。通过NJ树的方法检验,atpB-rbcL＋trn H-psbA和rbcL-a＋＋trn H-psbA的鉴定成功率是64%,当再增加一个或两个基因片段时其鉴定效果并没有提高。本研究表明在植物中应用DNA条码需要用质体基因和核基因联合。     

西南地区乡土杨树遗传变异的SRAP分析

采用SRAP分子标记技术对西南地区11种乡土杨树共333份样本的遗传变异进行分析,7对引物组合共扩增出215条带,其中多态性条带158条,多态性条带百分率为73.49%,表明11种乡土杨树间存在广泛变异。AMOVA分析结果显示,种间遗传变异分量为10.84,占总变异的48.70%,遗传差异达极显著水平(P0.001)。种间的遗传相似系数变幅在0.8199~0.9607之间,平均遗传相似系数为0.8983。聚类结果表明,昌都杨和藏川杨之间的遗传差异最小,大叶杨和三脉青杨之间的遗传差异最大。本研究结果为西南地区乡土杨树基因资源的保护、开发和利用提供了一定的科学理论依据。     

四个DNA片段在山茶属分子系统学研究中的应用

选取山茶属14个组中的10组21种植物对目前常用于属内种间的4个DNA片段（ITS、waxy、trnL-F、rpL16）进行序列测定。结果表明：（1）来自叶绿体基因组的2个片段（trnL-F、rpL16）其PCR扩增和测序都很容易,但两者的进化速率都非常慢,序列矩阵只有很少信息位点（trnL-F含9个,rpL16为20个）,不能提供必要的系统发育信息。（2）来自核基因组的ITS片段其PCR产物比较容易获得,但其序列的测定存在较多问题。（3）waxy是来自核基因组的另一个片段,其PCR扩增因受模板DNA的数量和质量的影响很大而有一定难度,但其进化速率较快,序列矩阵具有较多信息位点（92个）,并且在山茶属是单拷贝,这对于解决山茶属这类具有许多近缘物种的类群的系统关系有重要价值。基于tsnL-F、rpL16和waxy三组数据所建分子系统树支持山茶属为一单系,但属下系统由于取样等原因有待进一步研究。     

百合psbA-trnH基因序列变异及遗传多样性分析

目的:通过对叶绿体基因psbA-trnH序列变化差异来研究百合遗传多样性。方法:利用PCR技术扩增百合叶绿体ps-bA-trnH基因片段并测序,再用生物软件Clustalx2、Mega5.0、DnaSP对测序结果进行分析。结果:扩增的psbA-trnH基因片段长度约为469～583bp,GC含量为34.47～35.20%,其核苷酸变异位点27个,信息位点12个,变异位点主要集中在88～107 bp区域,根据这些变异位点供试材料可以分为3类,核苷酸的多样性为0.01150。结论:叶绿体基因trnH-psbA序列可以区分百合种间的差异,可以作为一种很好方法来研究遗传多样性。     

基于3种基因序列对百合属Leucolirion组的系统发育与种间关系研究

中国拥有丰富的野生百合种质资源,但有关百合属的系统发育与进化关系研究相对较少。该研究基于ITS、cpDNA(trnV-ndhC、petL-psbE)及单拷贝核基因AKT等3个基因片段,选取特有分布于西南地区的百合属6个近缘类群共48份样本及GenBank获得的数据,对百合属Leucolirion组进行了系统发育与种间关系研究。结果表明:(1)ITS结果支持前人的处理,即将Leucolirion组细分为2个亚组,subsect.Leucolirion6a和subsect.Leucolirion6b。建议将湖北百合(L.henryi)和南川百合(L.rosthornii)归入到subsect.Leucolirion 6a,与泸定百合(L.sargentiae)、淡黄花百合(L.sulphureum)、宜昌百合(L.leucanthum)和岷江百合(L.regale)等4个种一起组成Leucolirion组;原本属于Archelirion组的野百合(L.brownii)与subsect.Leucolirion6b聚为一支,故将它与台湾百合(L.longiflorm)、麝香百合(L.formosanum)等组成一个新组,命名为百合组(sect.Lilium)。(2)组间关系上,Leucolirion组与百合组的系统发育关系较远,前者与分布于日本的Archelirion组形成姐妹类群,而后者与Sinomartagon组的亲缘关系更近。(3)基于叶绿体联合基因和单拷贝核基因AKT的6个近缘种的遗传距离显示,湖北百合与南川百合明显区别于Leucolirion组内拥有白色管状花的4个类群。叶绿体联合基因树和单拷贝核基因树结果表明,泸定百合、淡黄花百合、岷江百合和宜昌百合在遗传水平上表现出了极高的相似性,遗传关系十分相近,这可能与百合属植物特殊的繁育系统有关,影响了物种间遗传变异与分化。     

药用植物华重楼(黑药花科)叶绿体全基因组研究

为探究华重楼(Paris polyphylla var. chinensis)的叶绿体基因组特征,利用叶绿体系统发育基因组学方法,对华重楼与其它百合目植物的叶绿体全基因组进行了比较。结果表明,华重楼的叶绿体全基因组长158307 bp,由4个区组成,包括2个反向重复区(IRA和IRB,27473 bp)、1个小单拷贝区(SSC,18175 bp)和1个大单拷贝区(LSC,85187 bp)。其叶绿体基因组有115个基因,包括81个编码蛋白质基因、30个转运RNA基因和4 个核糖体RNA基因。11种百合目植物的叶绿体全基因组的基因组成和基因顺序相似。华重楼的cemA基因是假基因,其起始密码子后有多聚核苷酸poly(A)及CA双核苷酸重复序列,编码序列中出现多个终止密码子, 且与北重楼(Paris verticillata)的cemA编码序列中的终止密码子位置不同。因此,华重楼叶绿体基因组比较保守;cemA结构及假基因化现象可能具有重要的进化与系统发育信息,其编码序列中的终止密码子可以区分华重楼和北重楼。     

西南地区6种魔芋属植物基于cpDNA序列的遗传多样性研究

研究野生作物资源的遗传变异及分化机制对种质资源的收集与改良具有重要意义。魔芋是我国西南地区的特色经济作物,但由于受到人为活动干扰,野生种群不断衰退。为评估西南地区魔芋属(Amorphophallus)野生群体的遗传多样性,探究代表性物种的系统发育地位,该研究利用3个叶绿体DNA(cpDNA)片段,分析了魔芋6个物种的遗传多样性,重建了种间系统发育关系。结果表明:(1)西南地区野生魔芋群体的遗传多样性普遍较低,虽然单倍型多样性(H_d)均值为0.428,但近一半群体只有1个单倍型,6个物种整体水平上的单倍型多样性在0.704到0.983之间。(2)在6个物种间检测到高水平的遗传分化,遗传分化系数(F_ST)值在0.481到0.967之间。(3)系统发育分析表明,选取的27个魔芋种主要聚成3个分支:非洲分支、东南亚分支和东亚大陆分支。疣柄魔芋(A. paeoniifolius)隶属于东南亚分支,而东亚大陆分支A包含花魔芋(A. konjac)和西盟魔芋(A. krausei),东亚大陆分支B由东亚魔芋(A. kiusianus)、滇魔芋(A. yunnanensis)和东京魔芋(A. tonkinensis)构成。生境隔离与人为干扰造成了西南地区野生魔芋群体较低的遗传多样性,魔芋属东亚大陆分支的分化可能与早期的快速扩张和生态适应有关。该研究为西南地区魔芋资源的合理保护、可持续利用和杂交育种提供了参考资料。     

滇黄精叶绿体全基因组序列及其密码子使用偏性分析

为探究滇黄精(Polygonatum kingianum)叶绿体全基因组特征和密码子使用偏性,利用第二代测序技术对滇黄精嫩叶进行测序,再经组装与注释后得到其叶绿体基因组全序列,通过MISA、EMBOSS和CodonW等软件对滇黄精叶绿体全基因组的SSR位点、系统发育及密码子偏好性进行分析。结果表明,滇黄精完整叶绿体基因组长度为155 852 bp,基因组平均GC含量为37.7%,其大、小单拷贝区(LSC)长度分别为84 633和185 25 bp,反向重复区长度为26 347 bp,注释了132个基因,包括86个蛋白编码基因、38个tRNA基因和8个核糖rRNA基因。叶绿体基因组中共有69个SSR位点,绝大多数属于单碱基重复的A/T类型。系统发育分析表明滇黄精与格脉黄精(P. tessellatum)亲缘关系近,可能与分布地域有关。密码子偏好性分析表明,滇黄精叶绿体基因组密码子使用模式受到自然选择影响大于突变因素,最终确定9个最优密码子。因此, 滇黄精叶绿体基因组遗传结构和系统发育位置及其密码子偏倚的分析,为叶绿体基因工程研究提供理论依据。     

多花海棠叶绿体基因组分析

多花海棠（Malus floribunda Siebold.）是世界范围内广泛栽培的苹果属物种,具有较高的观赏价值和育种意义。对其进行叶绿体基因组比较分析,有利于完善苹果属系统进化以及种质利用的研究内容。基于全基因组测序数据,组装获得一个完整的具有四分体结构的多花海棠叶绿体基因组。该基因组包括大单拷贝区（88 142 bp）、反向重复区B （26 353 bp）、小单拷贝区（19 189 bp）与反向重复区A （26 353 bp）,共计160 037 bp。多花海棠叶绿体全基因组共注释到111个基因,包括78个蛋白编码基因、29个tRNA基因和4个rRNA基因。此外,在其基因组中识别到大量的重复序列,与三叶海棠和变叶海棠略有差异。通过计算相对同义密码子使用度,发现其高频密码子共30种,并且密码子具有偏向A/T结尾的使用模式。种间序列比对、边界分析的结果表明,大单拷贝区序列变异较大,8种苹果属植物SC区与IR区扩张收缩情况整体上较为相似。基于叶绿体基因组序列的系统进化分析,将多花海棠、湖北海棠和变叶海棠聚为一类。多花海棠叶绿体基因组的研究可为今后遗传标记开发与种质资源利用等提供数据支持。     

扁果草叶绿体基因组特征分析

为探讨扁果草(Isopyrum anemonoides)叶绿体基因组特征及该属物种的系统发育关系,采用Illumina Hiseq高通量测序技术,对扁果草进行全基因组测序,组装、注释和完成扁果草叶绿体全基因组图谱绘制。结果显示,扁果草叶绿体全基因组总长161 034 bp,为典型的四分体结构,包含85个蛋白编码基因、37个转运RNA和8个核糖体RNA。共检测到44个散在重复序列和47个简单重复序列。此外,扁果草叶绿体基因组中共包含53 678个密码子,其中编码亮氨酸的密码子最多(5 251个),编码色氨酸的密码子最少(712个)。共线性分析结果显示,扁果草与近缘种叶绿体基因组中不存在倒位或重排现象。系统发育分析表明,扁果草并未与该属的东北扁果草(I.manshuricum)聚在一个分支上,而是与假耧斗菜(Paraquilegia microphylla)有很近的亲缘关系。本研究为开展后续的扁果草属物种鉴定、系统发育研究提供基础资料。     

沙冬青属植物叶绿体基因组对比和系统发育分析

该研究以沙冬青和矮沙冬青叶绿体基因组为研究对象,比较分析其基因组结构和系统发育关系。结果显示: (1)沙冬青和矮沙冬青的叶绿体基因组具有典型的四段式结构,全长为153 935 bp和154 140 bp,其中大单拷贝区(LSC)分别为83 891 bp和84 126 bp,小单拷贝区(SSC)分别为18 022 bp和18 014 bp,以及长度各自为26 011 bp和26 000 bp的成对反向重复区(IRs);沙冬青和矮沙冬青均注释130个基因,包括85个蛋白编码基因(PCGs),37个转运RNA(tRNA)以及8个核糖体RNA(rRNA)。(2)沙冬青和矮沙冬青的叶绿体基因组中分别检测出26和15个回文重复序列,39和50个串联重复序列,23和34个散在重复序列。同时都鉴定出96个SSRs位点,包括74和73个单核苷酸重复,5和6个二核苷酸重复,以及各有17个复合SSR位点;边界分析显示两者IR区相似,但仍有一定差异。(3)通过近邻结合法(NJ)对沙冬青和矮沙冬青在内的17种蝶形花亚科以及2种云实亚科植物的叶绿体基因组构建的系统发育树显示,沙冬青和矮沙冬青以较高的支持率聚为一个独立分枝。该研究结果为沙冬青属的种间鉴别、SSR分子标记开发、保育工作、种群动态以及进一步研究坡塔里族的演化过程奠定了理论基础。     

长爪栘[木衣]叶绿体基因组特征系统发育及密码子偏好性分析

长爪栘[木衣](Docynia longiunguis Q.Luo & J.L.Liu)是我国特有的栘[木衣]属植物,具有较高的食药用价值.对其叶绿体基因组进行分析,有助于阐明栘[木衣]属内的系统发育关系,为长爪栘[木衣]资源的开发利用及进一步研究奠定基础.结合其近缘种云南移[木衣]叶绿体基因组数据,在进行全序列比对后...     

头花杜鹃、陇蜀杜鹃及杜鹃属植物叶绿体基因组比较分析

头花杜鹃(Rhododendron capitatum)和陇蜀杜鹃(R. przewalskii)是极具观赏价值的野生花卉和药用植物。为探讨头花杜鹃和陇蜀杜鹃叶绿体基因组的遗传结构及进化特征,该研究利用 Illumina HiSeq 4000 平台对头花杜鹃和陇蜀杜鹃的叶绿体全基因组进行测序,经组装和注释后,结合 7 个已发表的杜鹃属植物叶绿体全基因组进行比较基因组学分析和系统发育分析。结果表明:(1)头花杜鹃和陇蜀杜鹃叶绿体全基因组呈典型的环状四分体结构,均由一个大单拷贝区(105 990、109 191 bp)、一个小单拷贝区(2 617、2 606 bp)和一对反向重复区(45 825、47 516 bp)构成,全长分别为200 257、206 829 bp。(2)头花杜鹃和陇蜀杜鹃叶绿体基因组中共鉴定出 263 个SSR位点,大部分 SSR 偏好使用 A/T 碱基,密码子偏好使用 A/U 结尾。(3)杜鹃属植物叶绿体全基因组中普遍存在基因丢失以及基因组重排等结构变异现象。该研究丰富了杜鹃属植物的基因组资源,为头花杜鹃、陇蜀杜鹃的资源开发、遗传进化、育种及系统发育相关研究提供了理论参考。     

Molecular phylogeny of the Acre clade (Crassulaceae): Dealing with the lack of definitions for Echeveria and Sedum

The phylogenetic relationships within many clades of the Crassulaceae are still uncertain, therefore in this study attention was focused on the “Acre clade”, a group comprised of approximately 526 species in eight genera that include many Asian and Mediterranean species of Sedum and the majority of the American genera (Echeveria, Graptopetalum, Lenophyllum, Pachyphytum, Villadia, and Thompsonella). Parsimony and Bayesian analyses were conducted with 133 species based on nuclear (ETS, ITS) and chloroplast DNA regions (rpS16, matK). Our analyses retrieved four major clades within the Acre clade. Two of these were in a grade and corresponded to Asian species of Sedum, the rest corresponded to a European–Macaronesian group and to an American group. The American group included all taxa that were formerly placed in the Echeverioideae and the majority of the American Sedoideae. Our analyses support the monophyly of three genera – Lenophyllum, Thompsonella, and Pachyphytum; however, the relationships among Echeveria, Sedum and the various segregates of Sedum are largely unresolved. Our analyses represents the first broad phylogenetic framework for Acre clade, but further studies are necessary on the groups poorly represented here, such as the European and Asian species of Sedum and the Central and South American species of Echeveria.