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。

基于cpDNA序列的猕猴桃种质资源多态性分析

中国是猕猴桃属植物的分布中心,种质资源非常丰富。本研究以23份猕猴桃为材料,采用CATB法提取叶片DNA,经PCR扩增获得长为621 bp的trn T-trn L基因间隔序列和长为500 bp的trn L-trn F基因间隔序列,包含110个变异位点,79个简约信息位点,种间遗传距离为0~0.054。基于trn T-trn L基因和trn L-trn F基因序列,采用UPGMA聚类法、NJ邻接法、最小进化法和简约分析法分别进行了猕猴桃属植物的分子系统重建,结果表明可将所有的材料大致分为四类,其中净果组单聚为一类,作为单系类群,位于系统发育树的基部,这些遗传变异丰富的种质资源可为猕猴桃育种提供有价值的材料。

观光木cpDNA非编码序列PCR反应体系优化及引物筛选

利用单因素与正交设计试验,对影响观光木cpDNA-PCR扩增的主要因子进行优化,建立了观光木cpDNA-PCR最适反应体系(20μL),为:50 ng模板DNA、1×PCR buffer、0.2μmol·L-1引物、2 mmol·L-1MgCl2、0.3 mmol·L-1dNTP以及1 U Taq DNA聚合酶;筛选出了适合观光木分子谱系地理学研究的非编码区序列引物,为rpl32-trnL、psbJ-petA、3′rps16-5′trnK、atpI-atpH、petL-psbE。

基于AFLP分子标记和DNA条形码对无籽刺梨的鉴定

利用AFLP分子标记和DNA条形码技术,对采自贵州省兴仁县和贵州省安顺市的刺梨、无籽刺梨和光枝无籽刺梨共19份样本材料进行鉴定。结果表明:AFLP标记分析19个样本间的遗传相似系数在0.719 0 0.997 2之间,平均相似系数为0.936 5。采用UPGMA法进行聚类分析,将19个样本聚类为2组,刺梨为单独1组,其他18份样本为1组。DNA条形码分析结果显示ITS无变异位点,将4种叶绿体序列片段(psb A-trn H、atp F-atp H、psb I-psb K、trn L-F)合并后以联合序列作为数据分析的基础,19份样本的平均误差为0.000 6,除刺梨外,其他18份样本之间的遗传距离均为0,而刺梨与无籽刺梨、光枝无籽刺梨之间的遗传距离均为0.005 8。两种方法的鉴定结果一致,无籽刺梨与刺梨是独立的2个种,兴仁县无籽刺梨与安顺市的光枝无籽刺梨为同一个种。本研究结果明确了无籽刺梨的系统地位,从分子水平和基因水平上解决无籽刺梨的分类分歧,为今后开展无籽刺梨种质资源的收集、保存、开发和应用等奠定了理论基础。

藻类植物叶绿体基因组研究进展

藻类植物的cpDNA结构复杂,普遍缺失反向重复序列IR,且存在IR的藻类植物种类的cpDNA也有IR变短退化迹象。藻类植物的cpDNA包含的基因一般比高等植物要多,编码能力更强。藻类植物cpDNA全序列的测定方法主要是Fosmid文库构建,配合使用Long-PCR技术。该文对国内外有关藻类植物叶绿体基因组结构、叶绿体编码基因、叶绿体基因组在藻类系统发育中的应用以及藻类植物叶绿体基因组的提取和序列测定方法等进行综述,为藻类植物的系统发育和叶绿体起源以及功能基因组学的研究提供理论依据。

油松叶绿体DNA间隔序列特点及系统学意义

对全国分布区12个天然油松种群进行取样,测定了叶绿体DNAtrnT-trnL、trnS-trnG、trnL-trnF基因间隔序列,分析了序列碱基组成特点及在松科系统分类中的意义.测序结果显示,3个片段碱基序列均富含A/T,长度依次为448bp、636bp和421bp,所测片段在种群水平上十分保守,没有发现具有种内鉴别意义的碱基变异.但此片段适合于松科属间和种间的系统学分析,运用PHYLIP软件构建松科植物的邻接系统树,支持松科分为两个亚科的分类系统,拓扑结构表明松属与银杉属的关系最近.由于叶绿体DNA序列长度适中,扩增和测序较为容易,适合作为研究松科植物系统进化较为理想的分子标记.