《动物遗传多样性、发育与进化专刊》导读

遗传资源与进化国家重点实验室（中国科学院昆明动物研究所）立足于我国西南和东南亚丰富的生物多样性遗传资源，在我国生物多样性和战略生物资源研究等方面发挥了主导作用，在国际进化生物学领域具有重要影响力。本期《动物学研究》组织了遗传资源与进化国家重点实验室的12篇综述与研究论文，和实验室外的4篇相关稿件，组成了本期《动物遗传多样性、发育与进化专刊》，内容上涉及生物多样性的保护与利用、物种间系统发育与基因家族的进化分析、线粒体DNA在进化分析中的应用及其与肿瘤发生的关系等。

线粒体DNA在动物起源进化和遗传多样性中的应用

线粒体（mitochondria）作为细胞核外的遗传物质载体,含有自身遗传物质,即线粒体DNA（mtDNA）,它是哺乳动物唯一的核外遗传物质.由于线粒体基因组具有母系遗传、进化速率高和无组织特异性等特性,mtDNA分析迅速渗入到了物种起源演化、种群遗传结构分析、系统分化、遗传多样性、物种和品系鉴定、保护遗传学等方面得到了广泛应用,并取得了显著的成果.

微生物的遗传多样性

微生物是生物圈中不可或缺的重要组成部分,维系着自然界生态平衡。随着分子生物学技术的发展,微生物遗传多样性的研究从形态学水平、蛋白水平进入到了DNA水平。而高通量测序技术和宏基因组技术的发展,不仅为我们理解微生物的遗传多样性提供了更加丰富的信息和有力的证据,也对于合理利用生物资源、保护生态平衡等方面具有重要意义。文章就微生物遗传多样性研究的相关内容,如物种的分离鉴定、微生物群体遗传结构、物种形成以及系统发育和进化等方面的研究进展进行综述。

基于线粒体基因的新疆三种野兔分类及遗传多样性

旨在利用分子遗传学方法探讨新疆3种野兔的系统发育关系和遗传多样性,以期明确其亲缘关系和分类地位,并评估其遗传多样性水平,为后续新疆野兔乃至中国野兔的保护遗传学等研究提供基础数据。本研究选用线粒体DNA的COI、ND4、16S rRNA 3个基因为分子标记,通过PCR扩增及测序技术分别测定采自新疆8个地区、4个地理组群共计57例野兔组织样本的3个基因序列,将序列校正拼接后用MEGA 7、DNAsp 6、Arlequin 3.1、MrBayes 3.2等软件进行数据分析。结果表明,将57例野兔样本的3个基因序列合并后共检测到43种单倍型,系统发育和中介网络图将相同及相邻地区的野兔划分为5个支系(Clade A-E)3大枝,且3大枝之间的遗传距离(4.21%~9.09%)均达到种间距离水平;其中,第3大枝中来自中部地区的野兔(Clade D)和新疆北部野兔(Clade E)的亲缘关系较近,二者之间的遗传距离≤2.26%,未达到种间遗传距离水平。新疆3种野兔中塔里木兔、藏兔帕米尔亚种和托氏兔西域亚种的单倍型多样性(h)较高,分别为0.979±0.014、0.972±0.064和0.972±0.064,而托氏兔西域亚种和中亚亚种的核苷酸多样性(π)较高,分别为0.033±0.018和0.023±0.015。基于线粒体3个基因的综合分析结果,结合已报道文献,本研究认为来自新疆西南部帕米尔高原的野兔应属于藏兔帕米尔亚种,支持将来自新疆北部阿勒泰及中部达坂城和托克逊地区的野兔分别划分为托氏兔西域亚种和托氏兔中亚亚种。新疆3种野兔具有丰富的遗传多样性和较明显的系统地理分布格局。

线粒体DNA对不同家畜遗传多样性与起源进化的研究进展

线粒体是动物体内唯一存在的核外遗传信息载体,为双链的闭合环状。其进化速度快,不受核基因影响,为严格的母系遗传,几乎不发生易位﹑倒位等畸变与染色体重组,因此能将进化过程发生的基因突变忠实的保留下来。

基于叶绿体基因trnL-trnF、trnH-psbA和trnT-trnL序列的甘薯种质遗传多样性分析

【目的】利用叶绿体基因组(cpDNA)的间隔区序列(trnL-trnF、trnH-psbA和trnT-trnL)对甘薯种质进行遗传多样性分析,为其种质保护及开发利用提供理论依据。【方法】以从我国12个省份收集的52份甘薯种质为材料,从10个cpDNA间隔区序列的引物中筛选出能扩增单一、清晰明亮且稳定的序列引物,利用其PCR扩增筛选出间隔区序列,并进行测序及序列拼接。利用DnaSP 5.0进行序列特征分析,采用MEGA X计算52份甘薯种质材料的遗传距离,并构建系统发育进化树。【结果】筛选获得7对扩增结果较理想的引物,其PCR扩增产物经测序分析,共获得3个有效标记(trnL-trnF、trnH-psbA和trnT-trnL)。三者的拼接序列长度为2239 bp,共有7个变异位点,2个单一突变位点,5个简约信息位点,11个插入/缺失位点。在52份甘薯种质材料中,trnL-trnF、trnH-psbA和trnT-trnL序列的变异位点数量(Vs)分别为1、1和5个,单倍型数目(H)分别为2、4和5个,拼接序列的单倍型数目为10个;核苷酸多样性(π)和单倍型多样性(Hd)最高的序列分别为trnT-trnL(π=0.00052)和trnH-psbA(Hd=0.535)。trnL-trnF、trnH-psbA和trnT-trnL序列的Tajima’s D、Fu and Li’s D*和Fu and Li’s F*均无显著差异(P>0.05),符合中性进化模式。基于拼接序列构建的系统发育进化树显示,52份甘薯种质材料的遗传距离为0~1.1848,平均遗传距离0.1018,其分为五大类,其中第Ⅰ类~Ⅳ类仅含有少量种质,其余41份种质归为第Ⅴ类。【结论】52份甘薯种质材料的遗传变异较为丰富,但种质材料间的遗传多样性低,与cpDNA特性和甘薯遗传背景狭窄有关。基于trnL-trnF、trnH-psbA和trnT-trnL的拼接序列更能准确分析甘薯种质的遗传多样性,且有效划分不同类群,为甘薯集团育种提供候选材料。

单性生殖动物的进化

传统的观念认为 ,单性动物由于失去了重组机会 ,必然难以适应变化的环境 ,终将绝灭。但是已被发现的近 5 0种单性脊椎动物不仅没有因失去基因的重组和交换而绝灭 ,反而表现出强大的生命力。其有害突变积累和较长的生物演化历程之间的矛盾和在缺乏遗传重组情况下的进化机制是特别引人关注的重大生物学问题。简要论述了单性动物独特的基因组结构、存在历史及其进化途径 (突变、三倍化、异精雌核发育生殖方式和异精效应及生殖方式多样化 )。

遗传多样性在啮齿动物研究中的应用

遗传多样性是物种多样性和生态系统多样性的基础,也是生命进化和物种分化的前提,更是评价自然生物资源的重要依据.遗传多样性在种类繁多的啮齿动物研究中得到广泛应用,本文综述了啮齿动物遗传多样性在鼠害防控、啮齿动物起源和分化及进化历史、啮齿动物的适应潜力、种群数量动态和调节机制、保护生物学方面研究中的应用,提出今后应系统论证种群数量动态与遗传多样性之间的关系,并对啮齿动物遗传多样性进行长期监控.

随机扩增多态DNA技术在野生动物研究中的应用

随机扩增多态ＤＮＡ（ＲＡＰＤ）是十分有效的遗传标，具有简单、快速、经济的优点。在野生动物研究 中．主要用于物种鉴定、遗传多样性分析、系统进化和分类研究、亲权鉴定、性别鉴定、基因渗入的检测及基因定位 和分子连锁图谱构建等领域。ＲＡＰＤ技术在野生动物领域的广泛应用．必将促进野生动物保护事业的发展。

猫科动物线粒体DNA研究进展

综述了线粒体DNA在猫科动物的系统进化关系与分类地位、物种的遗传多样性、群体遗传结构以及物种识别等方面的研究现状 ,并提出今后应对野生猫科物种的mtDNA全基因组测序 ,以及对某些与mtDNA基因相关的疾病等进行深入研究。

鸭茅物种起源与系统发育分析研究进展

鸭茅(Dactylis glomerata L.)分布广泛,在世界各地均有种植,其在畜牧业发展和改善生态环境等方面起着重要的作用。自然界中野生鸭茅种质资源丰富、基因优良,具有非常大的开发利用潜力,研究鸭茅的进化关系,对鸭茅育种和品种改良具有重要意义。对鸭茅物种起源与分化的研究,不同的方法得到的结果不同,但仍没有统一分类标准来准确将鸭茅进行分类。本文通过对鸭茅的起源、进化分类及系统发育分析的研究现状进行了综述,为进一步研究鸭茅的起源及分类提供理论基础,并对于指导野生鸭茅的种质资源收集、保护和利用及开展相关基础研究具有重要意义。

中科院动物所发现金丝猴属的共同祖先在青藏高原

据科学网2016年9月6日报道，中科院动物所李明研究组以金丝猴属中的川、滇、黔和缅甸金丝猴4个物种为研究对象，开展了金丝猴基因组的解析以及相关研究，并于2014年和2016年先后在《自然·遗传学》和《分子生物学与进化》期刊发表了2篇有关金丝猴基因组的研究论文，阐明了金丝猴的起源演化历史和适应性进化的遗传机制，梳理了其遗传多样性及其与环境的关系等方面的成果。

狩猎、野生动物驯养

20030633 雌性动物多次交配行为的机制及进化/刘晓明(中国科学院动物研究所 100080),李明,魏辅文∥兽类学报.-2002,22(2).-136～143雌性动物的后代数量不可能超过她的卵子数。在理论上,一个生殖季节内,一次或几次交配就足够使雌性所有卵子受精,最大化其生殖潜能。但与理论预测相反。

动物脂肪酶基因超家族分子进化和系统发育关系研究

研究对动物脂肪酶基因超家族的5个成员蛋白家族43条mRNA序列做进化分析,利用MEGA4.0计算5个成员蛋白家族的组间和组内遗传距离,在脂肪酶超家族之间,LPL蛋白家族与EL、HL蛋白家族之间是有差别不大的遗传间隔,是为0.3867和0.5243。LPL蛋白宗族与PL、PLA1蛋白宗族之间是有很大的遗传间隔,是为0.9786和0.8791。

关注

浙大等团队最新研究揭示灵长类动物演化之谜由浙江大学生命演化研究中心相关教授团队等发起并主导的灵长类基因组计划在灵长类演化研究上取得重大进展。研究厘清了灵长类动物的系统发育关系,揭示了不同灵长类动物的遗传多样性特征和进化历史,解析了灵长类动物大脑、体型、骨骼、感官、食性等复杂性状进化的遗传机制等。相关论文近日以专刊形式发表于《科学》。

家养动物起源研究的遗传学方法及其应用

家养动物的起源与进化一直是考古学家和遗传学家们共同关注的热点问题.本文从基本原理、前提假设、取样策略、遗传标记选择、分析方法选择、结果的可靠性等方面对家养动物起源研究的遗传学方法及其应用进行了概述和评论.认为不同国家多个实验室的联合,以及现代样本和古DNA标本、多方面遗传信息、不同数据分析方法的综合使用,并结合考古学、生态学等多学科的知识,将有望进一步阐明家养动物的起源问题,从而全面推动其他相关研究如人工选择作用的遗传机制等的开展.

进展中的纤毛虫学研究:新格局、新窗口与新拓展

本文综述了作者及所在团队近30年来在海洋纤毛虫领域所取得的系列创新型研究成果。主要概括如下:(1)开拓了中国沿海自由生活类群的区系分类、生态学以及养殖动物病原学等研究,覆盖了温带、热带海区各生境中纤毛门内40余目级阶元,构建了我国长期缺失的海洋类群的物种与基因多样性资料,阐述了特定时空格局下的区系构成与群落演替规律以及主要海水养殖动物的危害性病原等,建立了包括新纲、新目、新科、新属和新种等在内的大量新阶元,系统地描述了近千种的形态分类学信息;(2)完成了1 700余种/种群DNA库、1 400余条标记基因库等纤毛虫遗传资料库的构建;在标记基因序列分析基础上,对纤毛门13个纲、55个目级阶元的系统发育进行了深层次的梳理和探讨,解答了纤毛虫系统演化、阶元定位等方面的诸多科学问题;(3)在细胞发生学研究方面,以腹毛类纤毛虫为材料,围绕无性生殖期间的个体发育,研究刻画了100余种-属的细胞分化与模式构建过程,揭示了大量发生学新现象并形成了领域内首部全视角专著《腹毛类纤毛虫的细胞发生模式》;(4)在基因组学与基因进化研究方面,针对进化地位特殊、环境依赖以及类群代表性种类,阶段性地完成了近百种单细胞基因组的常规测序和6个种的深度分析,研究揭示了钩刺斜管虫大小核基因重组模式等进化生物学新现象;(5)在基因条形码研究方面,以重要模式生物游仆虫属、草履虫属等类群为材料,开展了DNA条形码的筛选和技术优化探索,提出了COI基因和28S rRNA基因D1~D2区可有效刻画近缘种或隐存种这一新观点;(6)在表观遗传学研究方面,探讨了四膜虫组蛋白单甲基化酶TXR1对复制延伸的影响、N6-腺嘌呤甲基化的全基因组分布模式及决定因素、反式和顺式作用元件对核小体分布的协同作用以及RNAi和Polycomb通路关键蛋白对转座子沉默与激活的调控作用与机制。上述研究成果历史性地改变了纤毛虫学研究格局,极大地提升了我国原生动物学研究的国际地位。