被子植物叶绿体基因组的结构变异研究进展

叶绿体是绿色植物特有的细胞器,其基因组信息被广泛应用于植物系统发育和比较基因组学研究。目前,越来越多的物种有了叶绿体全基因组序列,人们对叶绿体基因组的结构及其变异规律有了更深入的了解。该文对近年来国内外有关被子植物叶绿体基因组插入/缺失、短片段倒位与重复、基因组结构重排以及基因丢失等结构变异式样的研究进展进行综述,并分析了叶绿体基因组结构研究中仍存在的问题以及该领域未来的发展趋势。

白皮松种质资源鉴定与评价

采集白皮松3个新变异类型(盆仙白皮松、瑞王白皮松、9号树)、北京良种基地母树、北京市挂牌古树等共48个样品,应用SSR技术,对上述样品分别进行鉴定和多样性评价。结果表明:同一个变异类型的无性系与其原变异枝之间在所有位点上均不存在差异,说明其无性系及其原变异枝属于相同的基因型,"瑞王白皮松"和其母株(古树152)非变异枝间在SSR—Y5位点上存在差异,"瑞王白皮松"与"盆仙白皮松"在SSR—Y2位点上存在差异。"9号树"在Y2、Y5 2个位点上与"盆仙白皮松"、"瑞王白皮松"不同,而与其母树群体莽山良种基地的母树相同。可以通过上述位点的检测来鉴定3个不同的变异类型。"盆仙白皮松"、"瑞王白皮松"和"9号树"、古树群组、莽山群组间的遗传距离分别为0.021 1、0.011 4、0.081 3、0.063 8。"瑞王白皮松"与"盆仙白皮松"间、"瑞王白皮松"与古树间存在遗传上的差异。参试样品的有效等位基因数(Ne)、Shannon’s信息指数(I)、观测杂合度(Ho)、期望杂合度(He)、Nei’s多样性指数(Nei’s)的平均值分别为1.230、0.302、0.221、0.189、0.197。多样性水平略高于白皮松人工群体而与白皮松天然群体接近,说明参试样品具有较高的遗传多样性水平,具有选择利用的遗传基础较好。

基于叶绿体基因组分析我国苜蓿属植物演化路径

全球苜蓿属植物约87种,我国有15种,大多为广布种,可生活在不同的生境当中。该属植物由于荚果等形态变异复杂,繁育系统多样,其进化历史一直是本领域关注的热点问题之一。随着分子生态学的发展,利用基因组学的方法解决生态学问题不断报道,但目前我国苜蓿属物种的叶绿体基因组数据缺乏,有关其演化路径的研究尚少有开展。为此,选取了我国苜蓿属10个代表物种和胡卢巴属1种,测序比较其叶绿体基因组结构特征,基于叶绿体基因组和核ITS序列构建分析其系统发育关系,并结合物种地理分布生境特征探究我国苜蓿属植物的演化路径。结果显示,以上苜蓿属植物的叶绿体基因组大小为121—127 kb,均为非典型的“四区”结构,缺失反向重复区。在10个苜蓿属物种的叶绿体基因组中共检测到1,273个SSR位点,这些SSR位点可以作为潜在的分子标记用于我国苜蓿属植物资源的鉴定。供试苜蓿属物种的叶绿体基因组共发生6次基因倒位。天蓝苜蓿的2个倒位发生在基因atpB到ycf3、ndhC到trnL^(UAA)之间的区域;青海苜蓿和花苜蓿的叶绿体基因组共享4个倒位,分别位于基因psbM到psaA、ndhB到trnN^(GUU)、ndhB到rpoA以及clpP到rpl20区间。天蓝苜蓿中还存在clpP、rpoC1和atpF基因内含子的丢失现象。基于叶绿体基因组及ITS序列构建的苜蓿属系统发育关系,支持传统上将苜蓿属划分为紫苜蓿组、南苜蓿组、阔荚苜蓿组和天蓝苜蓿组的分类处理。其中,直果胡卢巴、单花胡卢巴与毛荚苜蓿形成一支,位于系统树的基部,支持中国苜蓿属和胡卢巴属之间存在过渡类型“类苜蓿植物”的观点。分析我国苜蓿属植物的分化原因可能与这些物种的生境有关,特别是年平均温度可能是导致苜蓿物种分化的决定性因素。

基于学生个性化特征的“树木学”实验课教学改革

“树木学”是主要面向林学类专业开设的一门专业基础课,以培养综合型高素质林业技术人才为主要目标,是北京林业大学的一门特色课程。本文以“树木学”实验课程教学改革为例,借助MBTI性格特点评价方法,分析了研究对象的性格特征,并从教学模式构建、学生学习效果评价、教师教学效果评价3个方面,对课程教学形式进行改革探索,并结合2018—2020年选课学生的成绩和评教结果对课程教学改革效果进行了综合评价分析,最终总结出适用于不同性格特征的学生的教学改革模式,为同类课程教学提供借鉴。教学改革激发了不同学生的学习兴趣,提升了学生的专业综合素养和技术水平,可以为社会培养更加全面且符合社会需求的专业技术型人才。

DNA条形码技术在珍稀濒危物种保护中的应用

经过12年的发展,DNA条形码技术已经从最初的被怀疑批评转变为如今的被认可接受,科学家也从对该技术的观望转变为参与。DNA条形码技术（包括基因区域的确定、序列获取、数据库建设、鉴定算法等）虽然仍在不断完善中,但已经可用于解决实际问题。现在,DNA条形码技术到了一个新的转折期,即重点从技术探索转向实际应用。DNA条形码技术可被用于需要区分生物或确定物种名称的所有领域,在生态学、

基于叶绿体InDel标记对玉米杂交种正反交的鉴定

玉米的正反交杂交种在有些表型性状上存在差异,在有些品种中甚至直接影响总体产量。为了避免之前的鉴定正反交方法在取样类型和时间上存在的一定的局限性,本研究以玉米叶绿体基因组Insertion/Deletion(In Del)标记为基础开发引物,使用玉米叶片材料进行检测。结果显示CPMIDP01和CPMIDP03两个位点可分别鉴定玉米杂交种郑单958和京科968的正反交组合,并可组合成效果稳定的二重PCR,从而得到一种对玉米正反交种的快速鉴定方法。此方法可应用于中国主要玉米品种正反交鉴定中,作为核基因组检测的补充,进一步完善品种真实性及品系溯源信息。

中药女贞子的分子鉴定

女贞Ligustrum lucidum是木犀科Oleaceae女贞属Ligustrum多年生木本植物,其干燥果实女贞子是重要的中药。为了快速准确地进行女贞的分子鉴定,该研究评估了女贞属物种的3个专一DNA条形码片段(rbcL-accD、ycf1a、ycf1b)和4个通用DNA条形码(matK、rbcL、trnH-psbA、ITS2)的变异性和物种鉴定效率。结果显示,条形码matK、rbcL、trnH-psbA、ITS2、ycf1a的物种鉴定效率较低,rbcL-accD序列中有大量的插入和缺失序列,不适合作为专一条形码进行开发,ycf1b基因中的一段ycf1b-2条形码的PCR扩增和测序成功率高,且存在明显的DNA barcoding gap,是鉴定女贞的最优DNA条形码,可以实现女贞子的精准鉴定。此外,为进行DNA提取实验的优化,该文对女贞子果实的外果皮和中果皮、内果皮、种子3个部分进行了DNA的提取与检测结果分析,结果显示女贞子最适的DNA提取部位是种子,可以获得浓度高、质量优的DNA,满足物种鉴定的需求。该研究优化了女贞子DNA提取的实验技术,确定种子是最优的DNA提取部位;ycf1b-2为女贞子鉴定的专一条形码,实现了女贞子的快速精准鉴定,为市场监管奠定了基础。

“中国珍稀濒危植物DNA条形码鉴定平台”简介

为解决珍稀濒危植物鉴定难的问题，中国科学院植物研究所建立了“中国珍稀濒危植物DNA条形码鉴定平台”（http：／／www．brep．ac．cn），使得通过分子手段快速准确鉴定珍稀濒危植物成为可能。

我们兔形目

在下浪浪山打工兔,我的家族是食草动物的一个小目——免形目(Lagomorpha),共有2个科90种不同的兔兔,自然分布于亚洲、欧洲、非洲、北美洲和南美洲的广大地区,和我们家族亲缘关系最近的则是啮齿目(Rodentia),他们有33科2000多种,占所有哺乳动物物种的40%,在除南极洲以外的每一个大陆都有分布。我们共同组成了啮齿类动物(Glires),几乎占所有哺乳动物物种的一半。

中药女贞子的叶绿体基因组及高变分子标记开发

女贞Ligustrum lucidum是重要的药用植物,成熟果实晒干为中药女贞子,其性凉,味甘苦,可明目、乌发、补肝肾,其特点在于药性较平和,作用缓慢,久服始能见效,是一味药食两用的中药材。目前对其遗传信息了解较少,如何准确区分女贞属的物种仍有很大困难。该文利用高通量测序的方法获取了女贞的叶绿体基因组序列,并与已发表的5个女贞属物种的叶绿体全基因组进行比较分析,旨在厘清女贞属物种的叶绿体基因组变异规律,开发适合女贞属物种鉴定的分子标记。女贞的叶绿体基因组结构是环状双链分子,全长为162 162 bp,其中大单拷贝区87 204 bp、小单拷贝区11 486 bp和反向重复区31 736 bp。女贞属的叶绿体基因组很保守,物种间差异小,叶绿体基因中存在3个突变热点区,ycf1a和ycf1b可以作为女贞属专一DNA条形码。系统发生的结果显示女贞属是一个单系群,女贞与细女贞亲缘关系最近。该研究从种源上厘清女贞植物基因多样性,可以为后续的药理差异分析和药效稳定的优异品种选育提供参考。