张国捷教授团队合作成果解释不完全谱系分流现象广泛影响灵长类物种分化过程

2023年6月2日,浙江大学生命演化研究中心张国捷教授团队与丹麦奥胡斯大学Mikkel H SCHIERUP教授团队合作在《科学》(Science)上发表了最新的研究成果论文“Pervasive incomplete lineage sorting illuminates speciation and selection in primates”(DOI:10.1126/science.abn4409)。该研究利用全基因组数据,对29个灵长类祖先节点的不完全谱系分流现象进行了分析。研究发现在灵长类所有演化节点上,灵长类基因组上有5%~64%区域发生了不完全谱系分流,说明在灵长类的演化历程中,不完全谱系分流对灵长类的物种分化过程产生了较大的影响。而有些基因组区域在多个物种分化事件中都经历不完全谱系分流,反映了这些区域受到特殊的选择压力。如与肤色和免疫相关的基因一直处于较高不完全谱系分流水平,丰富了这些基因在灵长类物种间的多样性。相反,极度保守、维持细胞最基本功能所必需的持家基因则较少经历不完全谱系分流,基本遵循物种的分化过程中在物种间形成的差异。

中国鸟类特有属物种分化与分布格局研究

中国现有的鸟类特有属包括朱鹮属(Nipponia)、雉鹑属(Tetraophasis)、锦鸡属 (Chrysolophus)、马鸡属(Crossoptilon)、血雉属(Ithaginis)、拟地鸦属(Pseudopodoces)、山鹛属 (Rhopohpilus)、藏雀属(Kozlowia)、朱鹀属(Urocynchramus)、蓝鹀属(Latoucheornis),共10属,其 中朱鹮属、血雉属、拟地鸦属、山鹛属、藏雀属、朱鹀属和蓝鹀属为单型属,雉鹑属、锦鸡属和马鸡属 皆为多型属.首先建立了这些特有属的地理分布数据库和生境分布数据库,并利用GIS(ArcView 3.1)软件进行水平和空间格局上的叠加分析,进一步对特有属的时空分布以及属内物种的分化予 以探究,确定了这些特有属的分布中心,并在此基础上建议不同级别的物种特有性优先保护区域. 这些都为研究该地区鸟类的特有性、动物区系形成历史和物种分化,以及多样性研究与保护提供了 参考依据和研究方法.

鸟类鸣声行为对其物种分化和新种形成影响

鸟声和鸟类的形态特征一样 ,具有物种的特异性 ,在鸟类分类和野外识别方面是有意义的。从生物种的基本概念出发 ,新种的形成有赖于两个亲缘种群间不能相互婚配和繁殖隔离的产生。鸟类主要的有关特征是在配对形成过程中的听觉和视觉特征。如果出现鸣声特征的差异 ,而且这种差异已经超出了种间“语言通讯”的变化范围 ,那么它就有可能与群内其它异性无法配对 ,从而被排除到该种群或种的范围之外。然而鸣禽的鸣唱有时在不同种群间变化很大 ,而在同一种群内比较稳定 ,从而形成种群的方言。在方言种群之间 ,如果长期隔离 ,就会在种群之间形成障碍乃至遗传上的隔离 ,从而使种群间失去了相互配偶的机会。新的亚种或种可能由此形成。文章最后假设出了基于鸣声行为的鸟类新种形成机理图解。

基于线粒体16S rRNA基因徂徕林蛙(R.culaiensis)与镇海林蛙(R.zhenhaiensis)的物种分化

目前对徂徕林蛙的描述仅限形态学分析,对其与近缘物种的分化及物种有效性尚缺乏分子生物学研究。笔者对徂徕林蛙所属长肢林蛙种组物种及其他林蛙属物种的线粒体16SrRNA基因部分序列进行分析,得到序列长度521bp。遗传变异分析显示徂徕林蛙与镇海林蛙以及峨眉林蛙遗传距离很近(均为0.9%),表明徂徕林蛙在进化过程中是一个紧密连接镇海林蛙与峨眉林蛙的物种。系统发育树分析显示徂徕林蛙与镇海林蛙构成姐妹群,徂徕林蛙与镇海林蛙处于物种分化过程中的并系阶段,其物种分化还未完全完成。

山西省棘蝇亚科区系特征及物种分化

采用区系分析法、GIS技术及生物地理学研究方法,对山西省棘蝇亚科Phaoniinae昆虫进行区系特征分析及物种分化趋势研究。在所发现的山西省棘蝇亚科Phaoniinae昆虫2族4属92种中,从其区系构成来看,山西特有种和中国其他地区特有种分别占该地区已知种的36.96%和30.44%,二者合计占总数的67.40%,占绝对优势。其次为古北界种,占总数的13.04%。尚有部分典型的东洋界种的渗入。分析了该地区该类昆虫区系构成的特点,讨论了特有种物种分化的趋势。结果表明山西省棘蝇亚科昆虫物种的丰富、多样、特有性及物种分化剧烈等特点。

基于28S rDNA分析板栗和杉木上针叶小爪螨物种分化原因

【目的】我国经济林树种板栗和杉木上的重要害螨一直被认为是同一种螨——针叶小爪螨,但针叶小爪螨的山东板栗种群和浙江杉木种群间存在生殖隔离,且生殖隔离并非由地理隔离和能调控寄主生殖的内共生菌引起,似乎二者已分化为2个独立的种。本研究目的是明确其成种原因,丰富物种形成理论。【方法】从之前做杂交试验时所采集的针叶小爪螨板栗和杉木种群中各随机取3头雌成螨,提取单头雌成螨的总DNA,使用根据其他小爪螨28S rDNA两端保守序列设计的引物扩增28S rDNA,扩增产物纯化后测序。比较2种群的28S rDNA序列,并基于28S rDNA序列构建小爪螨属系统发育树,结合已有研究分析两种群分化原因。【结果】每个种群的3个个体的28S rDNA序列完全一致,无种群内变异。2种群的28S rDNA序列一致性为98. 3%,遗传距离为1. 7%。在基于28S rDNA序列构建的小爪螨属系统发育树上,浙江杉木种群与采自日本的日本柳杉上的本岛小爪螨亲缘关系最近,山东板栗种群与采自日本的日本栗上的栗小爪螨的亲缘关系最近。【结论】板栗和杉木上的叶螨并非由同一种叶螨因适应不同寄主植物分化而成,很可能是2个独立的物种。

栗斑腹鹀和三道眉草鹀物种分化研究

从形态、鸣声和分子三个方面对栗斑腹鹀(Emberiza jankowskii)和三道眉草鹀(Emberiza cioides)的物种分化进行了研究.结果表明:在形态分析上,栗斑腹鹀和三道眉草鹀的翅长、喙高、体长、头高和尾长具有显著差异,其他形态参数无显著差异;在鸣声分析上,栗斑腹鹀和三道眉草鹀间除持续时间外,均不具有显著性差异;利用线粒体标记对遗传多样性进行分析后发现,栗斑腹鹀的遗传多样性略高于三道眉草鹀.利用ND2基因对两个物种的最近共同祖先进行计算,时间约在136万年前.栗斑腹鹀和三道眉草鹀的形态和鸣声尚未发生完全分化.第四纪冰期-间冰期的气候变化和不同避难所间的隔离可能是导致二者发生物种分化的主要驱动力.

基于ITS和cpDNA序列的梭梭和白梭梭物种分化

【目的】基于nrDNA和cpDNA 2种基因,探讨中国同域分布的梭梭和白梭梭的物种分化,分析2种基因的单片段及其片段组合对2种植物的物种鉴别力,并分析生态位分化的程度及其对物种进化的影响,为梭梭和白梭梭的系统发育和谱系地理等研究提供基础数据。【方法】基于2个nrDNA序列(ITS2、ITS1-ITS4)和3个cpDNA非编码区序列(trnS-trnG、rps4和trnV),对古尔班通古特沙漠南缘同域分布的梭梭和白梭梭共30个个体进行序列分析;利用距离法(基于Kimura 2-parameter)研究2种植物的遗传分化;基于贝叶斯方法分析个体间的分子系统关系;并利用距离法、系统发育树法、BLAST比对法和诊断特征法评价ITS和cpDNA的单序列及其组合对2种植物的物种鉴别力。在此基础上,利用生态位分析软件ENMTools V1.4定量分析梭梭与白梭梭生态位分化的程度。【结果】1)对于梭梭和白梭梭,2个ITS序列拼接比对的总长均为1 117 bp,G+C含量平均分别为34.74%和34.82%,总的信息位点数分别占片段总长的2.33%和1.43%; 3个cpDNA序列拼接比对的总长均为2 344 bp,G+C含量平均分别为59.62%和59.39%,信息位点数分别占片段总长的0.68%和0.43%。2)基于ITS和cpDNA序列组合构建的贝叶斯系统发育树都表明梭梭和白梭梭各聚为一支。3)基于ITS和cpDNA序列组合计算的2种植物的种间最小遗传距离均大于种内的最大遗传距离,并且种间种内都存在1个明显的距离间隙,表明本研究所用的ITS和cpDNA的序列组合可以作为鉴定梭梭和白梭梭的DNA条形码序列。4)基于4种方法评价的ITS和cpDNA序列对梭梭和白梭梭的物种鉴别力表明:2个ITS的单序列及其序列组合的鉴别率均为100%; cpDNA序列中,rps4的单序列及其与trnS-trnG,trnV的两两序列组合的鉴别率均为0,而trnS-trnG,trnV的单序列及其序列组合,以及trnS-trnG+trnV+rps4组合的鉴别率均为100%。5)生态位参数D值和I值的观察值和一致性检验的模拟值都集中在0.65和0.90左右,表明梭梭和白梭梭的生态位分化不明显。【结论】基于ITS和cpDNA序列组合,梭梭和白梭梭物种间的遗传分化明显,分子系统关系清楚; ITS和cpDNA序列组合都可以作为鉴定梭梭和白梭梭的DNA条形码序列;梭梭和白梭梭的生态位分化不明显,说明生态因素很可能对2种植物的分化与进化没有起到明显的作用,2种植物很可能也具有相近的进化历史。本研究的结论可以为梭梭和白梭梭的系统发育、遗传和进化研究提供重要的理论依据和数据支撑。

狭义五福花科的分子系统学和物种分化

狭义五福花科(Adoxaceae.s.s)仅含3属4种,但该科的物种分化、系统发育和分类一直存在争议。本文通过测定东方五福花和血满草的ITS(核糖体DNA内转录间隔区)序列,构建了包括狭义五福花科(4种)、广义忍冬科接骨木属、荚属以及其余4属植物在内的系统发育树。研究结果不支持狭义五福花科内根据形态学证据做出的系统发育假设四福花不是该科中最早分化出来的种;该物种与五福花属的两个物种形成一个单系群,与另一分支华福花属相对应。该科中3个物种,四福花、五福花和华福花之间的分化主要是在二倍体水平上的异域分化,而东方五福花则是通过多倍化形成的。粗略的时间估算表明这些物种之间的分化较晚,可能在第三纪末至第四纪早中期,与青池高原近期强烈隆升以及冰期气候反复变化形成的环境变迁密切相关。

染色体重排与物种分化

染色体重排和人类的一些遗传性疾病有很大的关系,同时也是一些动植物的物种形成和分化的重要原因。随着近年来在二代测序技术基础上的比较基因组学的发展,近缘物种间的染色体重排的研究越来越受到关注。本评述总结了染色体重排产生的方式,基本类型及各自的细胞学和遗传学效应,举例说明了染色体重排在物种分化和新物种形成中的作用并介绍了染色体重排事件的研究方法和进展。通过这些信息,我们想为物种进化和分子标记辅助育种方面的研究人员提供参考和借鉴。

中国扁桃亚属四种野生扁桃的系统发育与物种分化

基于核基因ITS序列研究中国4种野生扁桃:新疆野扁桃(Amygdalus ledebouriana)、蒙古扁桃(A.mongolica)、长柄扁桃(A.pedunculata)和西康扁桃(A.tangutica)的系统发育关系和物种分化,为4种植物的遗传与演化研究提供数据支撑。利用单倍型网络和主坐标分析揭示单倍型的聚类关系;利用最大似然树和贝叶斯系统树分析单倍型的系统发育关系;利用R语言"ecospat"包分析4种扁桃的生态位分化及其环境驱动因子。4种扁桃ITS1–ITS4片段总长为634bp,鉴别出27个核苷酸变异位点,共定义了28个单倍型。4种扁桃种间最小遗传距离均大于种内最大遗传距离,种间存在显著的遗传分化。4种扁桃的单倍型聚为两支:新疆野扁桃、蒙古扁桃和西康扁桃聚为一支,长柄扁桃为另一支;单倍型网络和主坐标分析揭示的单倍型聚类关系与系统树一致。西康扁桃与蒙古扁桃、与长柄扁桃之间均表现出了显著的生态位分化,最暖月最高气温、年平均气温、最冷月最低气温和最暖季降水量是驱动物种生态位分化的关键因子。

犁头鳅属鱼类物种地理分化过程

犁头鳅属为中国的特有属,包括犁头鳅和长鳍犁头鳅两个物种。犁头鳅广泛分布于长江中上游,而长鳍犁头鳅则局限分布于闽江水系。该研究对采自长江中上游的犁头鳅20个个体和闽江水系的长鳍犁头鳅8个个体的线粒体细胞色素b(cytb)基因序列进行分析,以期对犁头鳅属鱼类的物种地理分化过程进行研究。结果显示,犁头鳅不同单倍型之间的遗传变异水平为0.1%～1.8%,平均为0.7%;长鳍犁头鳅各单倍型之间的遗传变异水平为0.6%～1.3%,平均为0.7%;犁头鳅和长鳍犁头鳅单倍型之间的遗传差异也较小,仅为0.2%～1.8%,平均为0.9%。采用邻接(NJ)法和贝叶斯(BI)法构建的分子系统发育树都一致显示,该研究中的犁头鳅属鱼类构成一个单系;所有长鳍犁头鳅样本构成一个单系,位于系统发育树的顶部位置;犁头鳅的样本不构成单系,而是形成并系。从形态上看,犁头鳅和长鳍犁头鳅均为有效种。由此推测,在第四纪冰期,长江中下游的犁头鳅沿东海大陆架向南扩散到东南沿海水系,长鳍犁头鳅可能是犁头鳅的一个种群扩散到闽江水系后,由于适应新的环境条件而分化成的一个新物种,剩下的长江流域的犁头鳅种群则构成一个并系类群。该文对于类似的地理物种形成方式也进行了讨论。

使用基因组数据进行贝叶斯物种分化时间估计

随着测序技术的发展,基因组数据呈井喷式增长.大量的基因组数据使得我们可以非常准确的估计出进化距离,即进化速率和物种分化时间的乘积.在很多情况下,我们想要了解的是物种分化的绝对时间.然而分子数据并没有分别提供进化速率和分化时间的信息,我们可以使用贝叶斯方法借助化石、先验等外部信息进行估计.近年来,进化模型和计算方法方面研究取得的进展使得我们可以在复杂模型下分析多基因数据.能够分析复杂模型的贝叶斯MCMC方法也成为了主流的物种分化时间估计方法.本文主要介绍贝叶斯物种分化时间估计的框架以及相关工作近年来的进展.

固沙草属的物种界定和物种分化研究

本研究综合利用广义形态统计和DNA条形码分子标记在种群水平上对固沙草属所有物种进行物种界定和分类修订研究,结果发现固沙草属物种仅应被划分为两个分隔较好的独立集群,以及第5个可能起源于前两者近期杂交或长期具有基因渐渗的新物种;同时,本研究还利用叶绿体DNA群体遗传学数据、12个SSR位点和11套低拷贝核基因序列的遗传变异研究重新界定的固沙草属物种分化过程,发现固沙草属3个物种间存在高水平的遗传分化;居间固沙草与青海固沙草具有较近的亲缘关系,与固沙草的亲缘关系相对较远;基于SSR数据和低拷贝核基因序列数据采用近似贝叶斯计算模型检验结果支持居间固沙草的杂交起源,固沙草和青海固沙草的分化发生在大约2.51百万年前,居间固沙草的杂交起源大约发生在0.69百万年前,这一时间稍晚于根据nrITS估算的结果(2.58和1.01百万年前)。

群落内物种多样性发生与维持的一个假说

本文根据作者对竞争排除法则的研究而提出了一个新的群落多样性假说。按照作者的观点，占用相同生态位的物种可以稳定共存；这样，群落内物种多样性将受到４个基本因子所控制。它们分别是：（Ⅰ）生态位的数量；（Ⅱ）区域物种库的大小；（Ⅲ）物种迁入速率，以及（Ⅳ）物种灭绝速率。该假说强调区域生物地理过程与局域生态过程共同决定了群落内种多样性的大小及分布模式。

基于鸟类特有种亚种分化的保护优先性(英文)

我们以中国鸟类特有种为代表,基于鸟类物种分化程度来探讨多样性保护优先区。本文参照105种中国特有鸟种的分化等级来制作物种地理分布图。依据生物种的概念,给单型种赋值“1”,对具有n各亚种分化的物种赋值“n”。利用GIS叠加与制图功能对物种的分布做图以反映不同区域的物种分化等级。结果发现分布中心赋值很高并以同心圆形式向周边递减,反映了物种在中国西南部横断山区至秦岭高度分化的地理格局,并由此向外递减。作为全球25个生物多样性热点之一的横断山区,可能不仅是物种种级而且是种下级多样性的热点。因此,该地区的多样性保护优先性。

南盘江水系三种高原鳅的分化(鲤形目:鳅科)

南盘江是高原鳅属鱼类分布的南缘地带,目前发现有3种,其中有2个是新种。它们分别生活于河道或湖泊中。生活环境的差异导致了它们的分化。形态的分化主要表现在臀鳍和尾鳍分枝鳍条的数目以及体高、头长、尾柄等与有关部分的比值,须的发达程度、骨质鳔囊的形态构造,肛门的位置和身体斑纹等方面。

桃蛀果蛾寄主生物型分化的RAPD分析

以山茱萸蛀果蛾CarposinacoreanaKim为外群 ,用 4 4个随机引物对苹果、山楂、桃、杏、枣和酸枣等 6种寄主植物上的桃蛀果蛾CarposinasasakiiMatsumura进行了RAPD分析。结果表明 ,不同寄主上的桃蛀果蛾之间遗传差异出现了较大的分化 ,桃蛀果蛾 6个寄主生物型之间的平均遗传距离在 0 0 4 0～ 0 6 37之间 ,尤其是杏生物型分化最大。经聚类分析 ,可将不同寄主上的桃蛀果蛾明显分成两个类群 ,杏生物型为一群 ,其余为一群。两个类群间遗传距离为 0 4 6 5 ,亚群内部的遗传距离为 0 0 4 0～0 36 9。推测杏树上的“桃蛀果蛾”已经分化成为不同的物种。

应用典范对应分析探讨长白山金发藓科植物的生态位分化

应用典范对应分析 (CanonicalCorrespondenceAnalysis,CCA)对长白山主要生态系统 30个样点中的 1 3种金发藓科植物分布与环境因子间的关系进行了研究。发现在长白山地区 ,金发藓科植物在海拔高度、土壤含砂量、含水量、酸度、光照条件等资源维上存在明显的生态分化现象。 1 3种金发藓科植物中 ,球蒴金发藓(Polytrichumsphaerothecium (Besch .)C .Mull.、高山异发藓短叶变种 (Polytrichas trumalpinumvar.brevifolium (R .Br .)Brid .)在海拔上 ,拟异发藓 (Polytrichas trum formosum (Hedw .)G .L .Smith)、变形异发藓 (PolytrichastrumdicipensLimpr.)、毛尖金发藓 (Polytrichum piliferumSchred .exHedw .)、桧叶金发藓(PolytrichumjuniperinumWilld .exHedw .)在光照上以及大金发藓 (PolytrichumcommuneHedw .)、直叶金发藓 (Polytrichum juniperinumssp .strictum (Brid .)Nhy .&Sael.)在土壤酸度与水分上的生态要求比较接近。