濒危植物邢氏水蕨和海南岛水蕨叶绿体序列rbcL比较及隐种分析

2021年,水蕨属(Ceratopteris)所有植物包括邢氏水蕨(C.shingii)、水蕨(C.thalictroides)和粗梗水蕨(C.pteridoides)被列为国家二级重点保护野生植物。水蕨属植物是研究植物性别决定、配子体形态建成以及遗传学、细胞生物学和生物化学等学科的模式植物之一,也是中国重要的野生水生植物种质资源。隐种(Cryptic species)问题已经成为系统分类研究、物种形成机制、生物进化和基于保护目的的种群遗传研究及保护计划共同关注的重要问题。基于叶绿体rbcL序列评价邢氏水蕨和海南岛陵水黎族自治县白水岭(BSL)、陵水黎族自治县木号镇(BJC)、海口城西镇(SPSK)等3个新发现的水蕨种群叶绿体序列rbcL的差异及系统发育关系,分析新发现尚未被评价的3个水蕨种群的隐种类型,为水蕨属不同物种和隐种的保护及利用提供科学依据。结果表明,邢氏水蕨和3个种群水蕨的rbcL序列长度为1227 bp,邢氏水蕨有2个变异位点,分别在783 bp处和1164 bp处。采用邻近法(NJ)构建了水蕨属叶绿体rbcL系统发育树。系统发育树显示BSL、BJC、SPSK等3个种群的水蕨与南方型水蕨隐种聚为同一支,表明这3个地方的水蕨隐种为南方型;而邢氏水蕨单独成一支。遗传距离分析显示BSL、BJC、SPSK种间遗传距离为0,与南方型水蕨之间遗传距离也为0;邢氏水蕨与BSL、BJC、SPSK遗传距离为0.002。结果进一步表明,海南岛的BSL、BJC、SPSK等3个种群水蕨为南方型水蕨,同时为邢氏水蕨的分类提供了佐证。不同的水蕨及隐种应该采取不同的保护策略,且邢氏水蕨应得到优先保护。保护邢氏水蕨和3个南方型水蕨种群的原生境是最有效的保护策略。

11种唐松草属(Thalictrum)rbcL基因的密码子偏好性研究

唐松草属(Thalictrum)是毛茛科(Ranunculaceae)的重要植物类群,为了明确唐松草属rbcL基因的密码子使用偏好性,从NCBI下载了11条唐松草属植物的rbcL序列,并对其密码子偏好性进行了分析。研究结果表明,rbcL基因的密码子中,GC 1的平均值为0.583,GC 2与GC 3分别为0.435、0.310,其中,GC 1含量最大,GC 3含量最小,表现出显著的差异;ENC值与GC 1和GC 2的相关性不显著,而与GC 3的相关系数为0.335(P<0.05),说明在rbcL基因中,密码子第3位的碱基组成与密码子的偏好性显著相关;中性绘图分析表明,GC 3与GC 12的相关性不显著,且选择对密码子的偏好性有着决定性的作用;ENC-plot及PR-plot结果表明,rbcL基因的ENC值低于预期值,且相比于嘌呤C/T,嘧啶A/G的使用频率要更低;RSCU分析表明,RSCU值大于1的密码子大多数以A/U结尾,密码子使用度最高的3个密码子为CGU、UCU、ACU,用RSCU值做聚类分析,在一定程度上也可以反映唐松草属植物的亲缘关系。对于唐松草属植物的rbcL基因来说,酵母可以作为其表达受体,拟南芥可作为其转化受体。本研究为唐松草属叶绿体基因工程的开展奠定了基础,为其后续的遗传多样性、遗传结构及基因功能提供了借鉴信息。

黄岩凤仙花叶绿体atpB-rbcL序列的克隆与分析

【目的】探明黄岩凤仙花(Impatiens huangyanensis)atpB-rbcL序列的特征及其分类地位,为后续开展遗传结构和遗传多样性研究奠定基础。【方法】在野外采样后利用PCR方法克隆黄岩凤仙花的atpB-rbcL全长,借助生物信息学手段进行序列分析,并构建系统发育树。【结果】黄岩凤仙花atpB-rbcL序列的全长为764 bp,GC值为27.5%;与淡黄绿凤仙花(I.chloroxantha)、阔萼凤仙花(I.platysepala)和武夷凤仙花(I.wuyiensis)的相似性最高,达98%以上;经多重比对,凤仙花属植物atpB-rbcL存在较多的插入、缺失、转换和颠换现象;经系统发育分析,黄岩凤仙花与淡黄绿凤仙花、阔萼凤仙花和武夷凤仙花处于同一组,亲缘关系最接近。【结论】叶绿体atpB-rbcL具有较高的变异,可用于黄岩凤仙花的分子鉴定。

基于matK+rbcL+trnH-psbA联合分析法对罂粟属的植物鉴定

目的 利用DNA条形码技术探索罂粟的鉴定方法,寻找可靠的DNA条形码序列对罂粟属植物进行种内和种间的鉴别。方法 采用5种不同种类的虞美人和花菱草作为罂粟鉴别的种内植物、种间植物。利用叶绿体基因组matK、rbcL、trnH-psbA和核糖体基因组ITS2、ITS4、ITS5引物对提取的DNA进行扩增,并双向测序拼接,利用MEGA.X.对序列进行分析比对,计算种内、种间遗传距离,同时使用该软件构建NJ系统发育树。结果 将测序结果录入Genbank中进行比对分析,结果显示单一DNA条形码序列无法有效区分虞美人与罂粟。通过Genbank下载数据使用matK+rbcL+trnH-psbA组合条形码构建系统发育树成功,对罂粟和虞美人样本测序结果进行验证。经验证,matK+rbcL+trnH-psbA组合条形码构建NJ发育树成功,能有效区分虞美人和罂粟。结论 matK+rbcL+trnH-psbA作为组合DNA条形码使用,可以有效鉴别罂粟属内植物。

RbCl-H2O二元系和RbCl-RbNO3-H2O三元系作用浓度计算模型

利用离子-分子共存理论建立温度为298．15K时强电解质水溶液二元系RbCl-H2O和三元系RbCl-RbNO3-H2O作用浓度计算热力学模型。热力学模型计算的以纯物质为标准态、以摩尔分数为浓度单位的RbCl-H2O二元系各组元作用浓度经过转换系数转换后，与文献报道的以无限稀为标准态、以质量摩尔浓度为浓度单位的组元活度吻合良好。RbCl-RbNO3-H2O三元系的RbCl和RbNO3转换后的作用浓度与文献报道的活度在总离子强度为0．01、0．05、0．1、0．5、1．0、1．5、2．0、3．0和3．5mol／kg时均良好吻合。这说明基于离子-分子共存理论建立的作用浓度计算热力学模型能反映强电解质水溶液RbCl-H2O和RbCl-RbNO3-H2O的结构特性；且组元的作用浓度在计算的浓度单位内严格遵守质量作用定律。

射干及类似药用植物叶绿体rbcL基因序列分析

目的 对射干Belamcandachinensis(L .)DC .,鸢尾IristectorumMaxim .,野鸢尾I .dichotomaPall.,蝴蝶花I.japonicaThunb .和德国鸢尾I.germaicaL .等 5种药用植物进行叶绿体rbcL基因序列分析 ,并对其亲缘关系进行探讨。方法 CTAB(Cetyltrimelhylammoniumbromide,CTAB)法提取总DNA ,用作者设计的引物对鸢尾科 5种药用植物的叶绿体rbcL(ribulose 1,5 bisphosphatecarboxyloseLargeGene ,rbcL)基因进行扩增 ,PCR扩增产物纯化后 ,用ABI3 10DNA自动测序仪测序。结果 获得射干和 4种鸢尾属药用植物叶绿体rbcL基因部分序列 (约 75 0bp) ,除德国鸢尾外 ,其余 4种药用植物的rbcL基因序列为首次获得 ;用clustal 8 0 ,MEGA 2 0等软件分析统计获得的目的基因片段 ,得到碱基突变点 ,遗传距离 [碱基差异数 ( 1 0 0 0～ 2 0 0 0 0 )、颠换数为 ( 0 0 0 0～ 9 0 0 0 )、转换数为 ( 0 0 0 0～ 14 0 0 0 ) ],根据rbcL基因部分序列数据建立分子系统树。结论 根据叶绿体rbcL基因序列数据可以很好的鉴别

甘蔗属及其近缘属种的rbcL基因序列变异和系统发育初步研究(英文)

甘蔗属及其近缘属种在分类关系上非常复杂 ,存在不少混乱。目前关于它们的分类学研究主要是基于形态学和同工酶水平 ,而基因水平上的报道很少。我们对甘蔗属及其近缘属种的部分rbcL基因片段 (1137bp)进行了测序比较 ,以期探讨rbcL基因能否用于研究甘蔗属及其近缘种之间的亲缘关系。序列比较显示rbcL基因在甘蔗属和近缘属种间的变异极低 ,一些来自不同属的个体序列完全一致 ,而某些同属内不同种个体却略有差异。这些结果表明rbcL基因在甘蔗属及其近缘属种之间的进化速率缓慢而不稳定 ,难以用于系统发育研究。不过 ,不同聚类方法都将斑茅与其它属种分开 ,放在玉米与甘蔗属和其它近缘属种分枝的外部 ,提示斑茅不应列入甘蔗属或蔗茅属 ,而应独立为一属。

基于matK、rbcL和ITS序列的5种大叶藻系统发育研究

运用PCR直接测序法,对采自爱尔兰、日本、韩国和中国的大叶藻、矮大叶藻、丛生大叶藻和红须根虾形藻及GenBank中的宽叶大叶藻5种大叶藻叶绿体的matK、rbcL和核糖体ITS的部分序列进行测定,并比较分析了5种大叶藻3个目的片段的核苷酸序列,结果发现胞嘧啶(C)在3个目的片段上的含量均较低。ITS片段检测到172处核苷酸替换,表现出丰富的遗传多态性。matK基因片段上有52处核苷酸替换,rbcL基因片段上有20处核苷酸替换,且大部分替换来自于第三密码子的同义替换,种间在氨基酸水平上产生了一定的分化。基于ITS、matK和rbcL 3个目的片段,利用邻接法、最大简约法、最大似然法和贝叶斯法构建的系统发育树结果基本一致,明显分为3大支。矮大叶藻与大叶藻属间3种大叶藻的核苷酸最小差异值为19.33%,在分子数据上达到了属的水平。基于matK和rbcL基因片段拼接序列的分析结果表明:大叶藻与丛生大叶藻的分化时间在上新世(2～2.7百万年前),与宽叶大叶藻的分化时间在上新世(4～5.3百万年),与矮大叶藻的分化时间在渐新世(27～36百万年前),与红须根虾形藻的分化时间在始新世(33～44百万年前)。4个地区大叶藻的ITS片段序列完全相同,结果表明大叶藻ITS区的变异程度与地理距离不相关,其不适用于大叶藻不同地理株间的分子系统演化。该研究进一步阐述了5种大叶藻的系统发育关系,同时也为国内海草的分子系统发育研究提供重要参考。

黄角苔叶绿体rbcL基因编码区的序列分析

测定了黄角苔（Ｐｈａｅｏｃｅｒｏｓｌａｅｖｉｓ（Ｌ．）Ｐｒｏｓｋ）叶绿体ｒｂｃＬ基因编码区的１３９８个核苷酸序列，并且由此推导出对应的氨基酸序列．此基因中密码子的第２和第３位上Ａ／Ｔ所占的比例较高，分别为５３６％和７７５％．黄角苔ｒｂｃＬ基因的编码区与花旗松、菠菜、玉米和雷氏衣藻间在核苷酸序列上的同源性分别为８４０％，８１５％，７９３％和７６３％；在氨基酸序列上的同源性分别为９１．０％，８９．９％，８８．５％和８９．３％．为研究角苔植物的系统发育提供了核苷酸序列方面的资料．

中国角叉菜属(Chondrus)的分类研究:形态观察和rbcL序列分析

采用rbcL序列分析结合传统形态观察的方法 ,对我国福建省平潭县和漳浦县、山东省青岛市及辽宁省大连市采集的角叉菜属样品进行了研究。新鲜或硅胶干燥样品被用于总DNA提取并用于PCR反应 ,PCR扩增产物回收后直接用于测序反应 ,序列数据经ClustalX1 .8软件排序后 ,采用MEGA2 .1软件根据Kimura’s双因子法计算遗传距离 ,并应用邻接法 (neighbor - joint ing)和最大简约法 (MaximumParsimony)构建系统树 ,Bootstrap法 (5 0 0次重复 )评估分支可信度。研究表明 :确认中国存在Chondrusocellatus、Chondrusnipponicus和Chondrusarmatus三种角叉菜 ;原报道产于我国东南沿海的角叉菜Chondrusocellatus应为Grateloupiaimbricata ;原报道产于大连小平岛的角叉菜Chondrusyendoi应为Mazzaellajaponica。

基于叶绿体基因rbcL和psbA-trnH间区探讨石杉科植物系统关系(英文)

关于石杉科Huperziaceae植物的分类,一直存在一些争议。在旧的分类体系中石杉科植物被包含在一个混合的石松科Lycopodiaceae和多谱系的石松属Lycopodium中。本文利用叶绿体rbcL基因和psbA-trnH基因间区序列探讨石杉科植物的系统位置及石杉科内部的分类关系,用最大简约法和邻接法对自测序列结合由GenBank下载的rbcL及psbA-trnH基因间区序列进行系统发育分析。结果显示,石杉科与Phylloglossum属关系较近,与石松科关系较疏远。在石杉科中热带石杉属Huperzia植物和马尾杉属Phlegmariurus植物的关系要比它们与其他石杉属植物更近。所以,我们的rbcL基因数据不支持秦仁昌关于石杉科分为石杉属和马尾杉属的分类处理。但是,因为我们的psbA-trnH序列没有包括热带种类,对石杉属植物和马尾杉属植物的关系无验证。因此需要更多的样品和序列数据进一步探讨石杉科的演化关系。

串珠藻目植物的系统发育-基于rbcL序列的证据

世界范围内报道的全部串珠藻目种类均生活于淡水中,而在淡水红藻中,70%约有130种属于串珠藻目。研究以目前获取的来自世界各大洲串珠藻目植物43种的rbcL基因序列,结合其形态和生物地理特征,构建了该目的系统发育关系,以期探讨整个串珠藻目植物的系统发育关系及发生途径,进而为研究该目以至淡水红藻的起源提供基本资料。运用PAUP*4.0b10和MrBayes 3.0b4等软件对43种串珠藻目植物的叶绿体DNA rbcL基因序列进行系统发育分析,探讨了其主要分类群的系统演化关系。用最大简约法、邻接法和贝叶斯分析方法构建的系统树基本一致,结果显示:(1)基于分子数据分析结果显示,红索藻目植物均独立于串珠藻目植物,构成一个单独的分支,支持红索藻目的建立。(2)鱼子菜科属于串珠藻目植物中较为进化的类群。(3)串珠藻属扭曲组与杂生组的差异度较小,结合其形态特点,倾向于将杂生组并入扭曲组。(4)串珠藻科属于串珠藻目中最大的科,包括较多的种类,其系统关系也较为复杂。因此,串珠藻科系统发育关系的明确有待于进一步结合更多的分子数据和形态学特征加以分析研究。

凤尾蕨科旱生蕨类rbcL基因的适应性进化和共进化分析

核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco,EC 4.1.1.39)是植物参与光合作用的关键酶,其大亚基由叶绿体rbcL基因编码。为深入理解凤尾蕨科植物对干旱生境的分子适应机制,本研究以53种凤尾蕨科旱生植物的rbcL基因为对象,展开适应性进化和共进化研究。采用位点间可变ω比值模型以及SLAC、REL和FEL等方法进行的适应性进化分析显示:在氨基酸水平上共有15个正选择位点(66S、84E、139L、235G、245I、252A、273Y、295K、296N、299M、307G、330E、349S、365F、404A),其中位点245I、252A和273Y对维持Rubisco功能起重要作用。共进化分析共鉴定出2组共进化位点,分别由139L、273Y、295K和273Y、295K、349S组成,这些氨基酸位点间的共进化方式与蛋白质的疏水性和分子量都显著相关。以上结果一方面支持基于ω比值检验DNA编码序列发生适应性进化的有效性,另一方面也提示凤尾蕨科植物对干旱生境的适应可能与rbcL基因的适应性进化有关。

部分苔藓植物rbcL基因PCR-RFLP分析

运用 RFL P方法对苔藓类 6个科 9种植物叶绿体 rbc L基因的 PCR产物进行酶切分析 ,根据样本之间多态性片段 ,采用单联法对它们的遗传距离进行聚类分析 ,构建树状分支图 ,以此对苔藓植物的系统发育及其系统位置进行了初步探讨。

大豆rbcL基因克隆、序列分析及原核表达

利用叶绿体基因组保守性的特征,根据菜豆、豌豆、烟草的rbcL基因序列设计引物,从大豆叶绿体DNA中克隆rbcL基因,全长序列为1 488bp,包括1 449bp的开放阅读框,编码482个氨基酸。相似性比较显示,此序列与其它10个物种rbcL基因核苷酸的同源性为85.37%～95.31%,氨基酸的同源性为90.87%～96.47%。将该基因与表达载体pET-30a(+)连接,转化大肠杆菌Rosseta感受态细胞,PCR和酶切鉴定筛选阳性克隆,阳性菌液IPTG诱导后经10%SDS-PAGE分析,结果显示,诱导表达出分子量约为60kD的特异融合蛋白。

凤尾蕨科植物rbcL基因的适应性进化分析

为深入理解蕨类植物辐射式物种分化的分子适应机制,在时间框架下,采用位点模型和分支-位点模型对凤尾蕨科植物rbcL基因的进化式样进行了分析。通过比较模型M1a/M2a和M7/M8,在氨基酸水平上共鉴定出6个正选择位点:149I、251M、255V、282F、359S和375F,其中位点282F对维持Rubisco功能有重要作用。分别检验凤尾蕨科的附生分支和水蕨类分支发现,前者不具适应性进化位点,而后者有两个位点(230A和247C)经历正选择。相对于荫蔽的光条件,水生生境可能对RbcL亚基的选择作用更强。另外,基于UCLD分子钟模型估算出的凤尾蕨科各分支分化时间表明,该科物种丰富度的辐射式增长发生在新生代渐新世,推测古、始新世最热事件可能对物种分化的形成也产生一定作用。这对认识薄囊蕨类如何应对被子植物兴起导致的陆地生态系统改变具重要意义。

红豆杉科及相关类群rbcL基因PCR-RFLP分析

运用RFLP方法对红豆杉科及相关类群 1 4种植物叶绿体rbcL基因PCR产物进行限制酶酶切分析 ,共获 2 9个酶切变异位点。采用PHYLIP软件包对限制位点变异数据进行极大简约法分析得到 1 8个步长为 6的最简约树并求得一致树 ,结果显示 :(1 )红豆杉科和三尖杉科属单系群 ;(2 )穗花杉属Amento taxus以置于红豆杉科内为宜 ,不支持将穗花杉属独立成科的处理方式 ;(3 )白豆杉应为红豆杉科内一个属Pseudotaxus;(4)三尖杉属内篦子三尖杉地位特殊 ,可设篦子三尖杉组 ;(5 )不赞同将竹柏类从罗汉松属中分离出去成立新科 ;(6 )红豆杉科、三尖杉科和罗汉松科三者间 ,前两者的关系更为接近。

石斛属植物rbcL基因序列变异和系统发育初步研究

目的探讨10种石斛植物叶绿体rbcL基因序列变异和系统发育关系。方法根据Genebank已经公布的植物rbcL基因序列设计一对引物,用于石斛rbcL基因PCR扩增。基因序列排列用Clustal X软件完成,应用Seqnconverter软件分析序列的长度、GC含量、GpC量、GCskew值等;用Mega4.1软件分析转换值、颠换值、转换/颠换比;采用最大简约法（maximum parsimony method）获得最大简约系统树;应用自展法（bootstrap）检验系统树,自展次数为1000次。结果10种石斛植物叶绿体rbcL基因的长度范围为944~950bp,其中536bp为保守位点,466bp为变异位点,439bp为具有系统发育信息的信息位点。基因中GC含量为40.61%~41.37%,GpC含量为4.03%~4.78%,GCskew值为0.0432~0.0821。序列转换/颠换比（Si/Sv）为0.9。结论利用PCR和核酸测序方法可以获得rbcL基因的核苷酸序列,能为石斛植物的系统发育研究提供核苷酸序列方面的资料。

小球藻核rDNA ITS与叶绿体rbcL基因序列分析及应用

用核基因组rDNA的内转录间隔区（ITS）和叶绿体rbcL基因对小球藻属（Chlorella）6株小球藻的种间和种内关系进行了分析。克隆序列与GenBank数据库检索到的相关小球藻序列（ITS和rbcL序列各为15条）一起进行比较分析。结果显示：ITS序列长度在小球藻种内高度保守，在种间变异较大；而rbcL序列长度在种间和种内水平都高度保守。15株小球藻ITS序列间遗传距离在0．000～0．663之间；而15株小球藻rbcL序列间距离在0．000～0．216之间。6株实验藻中原始小球藻F-2与蛋白核小球藻F-5、F-9近似种内关系；蛋白核小球藻820与普通小球藻Cvq亲缘关系极近；椭圆小球藻Ce与其它5株小球藻亲缘关系最远。研究表明将变异程度较高的核ITS序列与相对保守的叶绿体rbcL基因相结合可以用于小球藻系统发生分析和分子鉴定。

青天葵及其混伪品的rbcL基因序列鉴定研究(英文)

本研究旨在利用植物DNA条形候选片段rbcL基因的序列信息鉴别青天葵及其混伪品。采用试剂盒法提取青天葵及其混伪品的叶片总DNA,一对通用引物应用于PCR扩增和双向测序。采用DNAMAN、CLUSTALX和MEGA4.0等软件进行序列拼接比对、遗传距离分析和聚类分析。获得的青天葵及其混伪品rbcL基因序列长度为502 bp,3个类型的青天葵序列完全一致,它们与毛叶芋兰之间存在5处差异;青天葵种内K2P遗传距离小于其与混伪品的种间K2P遗传距离;NJ聚类树显示,各物种均表现出单系性,并与其它物种相互区别。表明rbcL基因可用于鉴别青天葵及其混伪品。