菰的分子谱系地理研究及茭白的起源

近几十年来，栽培作物及其野生近缘（祖先）种的群体遗传结构和进化历史的研究日益受到关注，因为此类研究不仅能加深人们对作物起源和驯化的认识，而且有助于作物野生资源的开发以及作物的遗传改良。分子谱系地理分析（Molecular phylogeography）是此类研究中的重要手段之一，能够有效地了解近缘群体的进化历程以及重建作物的驯化历史。菰（Zizania latifolia Turcz.）是东亚广泛分布、具有重要价值的水生草本植物，其栽培型—茭白是中国第二大水生蔬菜。尽管已有不少涉及此类群的研究，但迄今我们对菰的群体遗传结构和进化历史以及茭白的起源几乎一无所知。本研究从29个基因片段中筛选了2个在菰种内水平上具有显著变异量的核基因片段，进行了分子谱系地理研究，揭示了菰的遗传多样性水平及其地理分布格局，探讨了菰的群体演化历史，并初步探讨了茭白的起源和驯化历史。主要结果如下： 1）基因片段筛选 开展分子谱系地理学研究，需要采用具有显著种内变异的分子标记，为此我们通过预实验对一批备选基因片段进行了筛选。在18个叶绿体和2个线粒体片段中，测序的总长度达17100 bp，但没有发现任何变异位点。在9个核基因片段中，7个片段具有变异位点，但只有2个片段的变异量在1%以上，分别是Adh1a（2.70%）和GPATb（1.25%）基因。所以，本研究最后确定了采用这2个核基因片段来进行菰的分子谱系地理的研究。 2）Adh1a基因谱系地理分析 对来自21个天然群体126个个体，通过Adh1a基因的直接PCR和克隆测序共得到了252条序列，中性检测表明，Adh1a基因符合中性进化模型、没有重组并且有足够的变异量，适合用于进行菰的谱系地理研究和进化历史的推断。在物种水平上，菰的核苷酸多态性水平为θsil = 0.0089，跟一些作物近缘类群相比处于中等偏低的水平;不同群体的核苷酸多态性水平相差明显，多态性最高的群体出现在东北地区，并有从北向南递减的趋势。群体间存在着显著的遗传分化（FST = 0.481）表明群体之间的基因流有限。群体间的遗传距离与地理距离没有相关性，地理邻近的群体并没有共享关系相近的单倍型，整个群体缺乏明显的谱系地理结构。目前的遗传多样性分布格局可能是由于近几十年来的生境退化和丧失造成过去群体的片段化所致。根据群体遗传多样性水平的差异和基因谱系的地理分布格局以及分子钟估算的与北美近缘种的分化时间，我们推断菰的群体经历了从东北向华南逐步扩散的过程。 3）GPATb基因谱系地理分析 为更可靠地推断菰的谱系地理格局，我们选择了GPATb基因作为标记开展了进一步的分析。对相同的采样群体和个体共252条序列的分析表明，在物种水平上，GPATb的核苷酸多态性只相当于Adh1a基因的1/4。综合2个基因的结果，可以认为菰的核苷酸多态性水平是维持在较低的水平上。该位点体现的群体遗传分化也没有Adh1a基因明显。群体之间相近的遗传多样性水平和较低分化程度可能意味着该基因位点受到平衡选择作用的影响，这一推论也得到了中性检测结果的支持。因此，GPATb基因可能受到选择作用的影响，不能用来支持或推翻Adh1a基因的结果。 4）茭白的起源和驯化 对来自13个省份的65个茭白品种的Adh1a和GPATb基因片段进行测序，结果发现，所有的品种在这2个基因上都具有相同的基因型，Adh1a位点上表现为杂合体，而GPATb位点上则是纯合体。这说明在茭白的起源过程中发生了严重的驯化瓶颈效应，也即茭白是单次起源的，是从菰的少数几个甚至单个个体驯化而来。虽然文献考据表明，茭白最早的栽培地区为太湖流域，但我们的分子证据却并不支持其为茭白的驯化起源地点，而可能是在太湖流域以北地区起源的。鉴于采样的局限性，这一结论还有待于进一步的验证。同时2个基因的数据表明来自陕西、四川、云南、湖南和福建的6个菰群体可能是从人为引种的茭白逃逸成为野生的。因此，在以后野生菰群体的采集中，特别是在茭白种植地区，要在详细调查的基础上设计采集方案。

羊草遗传多样性分析和赖草属的分子系统发育

羊草（Leymus chinensis（Trin.）Tzvel.或Aneurolepidium chinense Trin.），隶属禾本科（Gramineae），大麦族（Hordeae），小麦亚族（Triticieae），赖草属（Leymus），兼具重要的生态价值和经济价值。面向国家重大需求，本论文选择羊草作为主要研究对象，开展了两方面的研究工作，即我国羊草种质资源的遗传多样性评价和赖草属物种的系统发育分析。 羊草是一种多年生根茎型禾草，根据叶色可以划分为黄绿型和灰绿型两种生态型。其分布范围横穿亚欧草原的东部，包括朝鲜和蒙古的西部，以及西伯利亚的西北部，集中分布于我国的东北部。羊草是我国典型草原植物群落中的优势种。它可以在多种土壤和气候条件下正常生长，如松嫩平原、内蒙古草原和黄土高原。从另一个角度讲，不同类型的生境也造就了羊草丰富的遗传多样性。 自上世纪90年代中期开始，我们陆续从我国东北部6个省市收集了293份羊草种质，包括205份灰绿型羊草和88份黄绿型羊草。经过连续3年的观测记录，通过37个重要农艺性状，对293份羊草的遗传多样性进行了评估。依据10个质量性状和27个数量性状，统计了羊草不同性状和不同地域羊草的Shannon遗传多样性指数，同时还使用了主成分分析和通径分析做了相关统计。结果显示：（1）与黄绿型羊草相比，灰绿型羊草具有更高的遗传变异（P<0.05）。结合这两个趋异型羊草的分布范围，可以得出两种类型羊草之间存在稳定的遗传差异;（2）通径分析显示，羊草营养生长性状和遗传多样性两者的组合效应可以解释羊草生殖特性中20.6％的遗传变异;（3）在124-128ºE这一区域，羊草的遗传多样性指数最高（H＝2.252），表明这一地区具有最丰富的羊草种质资源。 赖草属（Leymus Hochst.）是一个异源多倍体属，约有34个物种，该属未知基因组的起源一直争论不休。其倍性范围从四倍体（2n=4x=28）、八倍体（2n=8x=56）一直到十二倍体（2n=12x=84）。新麦草属（Psathyrostachys Nevski）只含有Ns一个基因组，约有9个物种。这两个属都是多年生牧草，具有抗旱、抗病和耐盐碱等生物学特性。 应用核糖体ITS（Internal Transcribed Spacer）序列和叶绿体trnL-F序列，我们对13个赖草属物种、小麦族18个属（40份二倍体材料）、以及Elymus californicus和Bromus catharticus，共计57份材料进行了系统发生分析。ITS序列分析表明，赖草属分别与新麦草属和小麦族中一个未知属在进化上具有紧密的关系。ITS谱系树表明赖草属内部存在大量的分化，以及赖草属物种具有多次起源的特征。trnL-F序列分析表明，赖草属物种的母本，部分来自Ns基因组，部分来自Xm基因组，这可能与赖草属物种的地理分布有关，分布于亚欧大陆的物种其母本是新麦草属，而分布于北美的大部分物种其母本是Xm基因组。trnL-F序列分析还表明，E. californicus和赖草属未知的基因组具有紧密的关系。以上研究结果表明：（1）从分子层面证明，赖草属的未知基因组并非来自薄冰草属，或是一个修正的新麦草基因组，其基因组组成应是NsNsXmXm;（2）赖草属物种的母本，部分来自Ns基因组，部分来自Xm基因组，这可能与赖草属物种的地理分布有关;（3）E. californicus的母本是Xm基因组，父本是Ns基因组，该物种应从披碱草属转移至赖草属。

蕨类植物铁芒萁（Dicranopteris dichotoma）体内稀土元素的分布及其光合特性的研究

为了阐明蕨类植物铁芒萁(Dicranopteris dichotoma Bernh.)体内稀土元素的分布及其光合特性，采用电感耦合等离子质谱分析了中国江西省龙南县轻、重稀土矿区和非矿区铁芒萁植物体内的稀土元素含量，并采用透射电子显微镜对其叶片细胞内的稀土元素进行精确定位。还比较系统的研究了自然条件下的铁芒萁与高浓度稀土元素处理条件下的非稀土元素富集植物黄瓜(Cucumis sativus Linn)的光合特性。结果表明： 1、0.5 mmol•L-1 LaCl3处理黄瓜后，可以诱导激发能向PS II分配。1和2 mmol•L-1 LaCl3处理黄瓜后，对黄瓜幼苗抑制作用表现在对其生长率，光合放氧活性和叶绿体完整率的抑制。这是由于LaCl3对黄瓜细胞结构和叶绿体膜结构的破坏所致。其表现为对类囊体膜结构的破坏，而导致PS II光合活性下降，并最终抑制黄瓜生长。 2、铁芒萁可以富集稀土元素，轻、重稀土矿区铁芒萁植物稀土元素的分布规律为叶片>根>土壤>茎>叶柄，非矿区铁芒萁植物稀土元素的分布规律为叶片>根>茎>叶柄。稀土元素在铁芒萁体内的运输和迁移过程中，发生了明显的分异作用，茎、叶柄、叶片中的重稀土相对贫乏，叶片中可以富集高浓度的轻稀土元素。 3、稀土元素可以进入完整的铁芒萁表皮细胞和叶肉细胞中，但多以沉淀的形式聚集在一起。非矿区铁芒萁叶绿体中的稀土元素含量约占其叶片中含量的5％。轻稀土矿区铁芒萁叶绿体中的稀土元素含量约占其叶片中含量的10％。部分稀土元素定位于富含PS II的基粒片层上。 4、铁芒萁富集稀土元素受环境和遗传特性的双重影响，但主要由其自身的生理、生化特性决定。其富集稀土元素的机制是隔离稀土元素在细胞壁、液泡中和分泌结合物质使稀土元素成为沉淀沉积下来，从而避免对光合活性的破坏。 5、与非矿区铁芒萁相比，轻稀土矿区植物叶绿体膜的全链电子传递速率增加了34.9％，PS II的电子传递活性增高了252.9％，PS I的电子传递活性增加了16.8％。轻稀土矿区铁芒萁全链电子传递活性的增加主要来自PS II电子传递活性的大幅提高，这可能与其调节激发能更多向PS II分配，提高PS II反应中心色素蛋白复合体（67.0％）和捕光色素蛋白复合体的含量相关。 6、与非矿区铁芒萁相比，重稀土矿区植物叶绿体膜的全链电子传递速率增加了46.3％，PS II的电子传递活性增高了23.8％，PS I的电子传递活性增加了60.4％。重稀土矿区铁芒萁电子传递活性的提高主要来自PS I电子传递活性的大量增加，这可能与其PS I反应中心蛋白复合体含量的提高（60.0％）有关。 铁芒萁富集并吸收稀土元素主要是由自身的理化特性决定的。它能够将稀土元素以沉淀的形式固定在细胞内部，并通过改变生理代谢来避免高浓度稀土元素对其光合作用的影响。可以在治理稀土元素污染的环保工程中用作植物修复材料。

Assessment of cattle genetic introgression into domestic yak populations using mitochondrial and microsatellite DNA markers

Hybridization between yak Poephagus grunniens and taurine Bos taurus or indicine B. indicus cattle has been widely practiced throughout the yak geographical range, and gene flow is expected to have occurred between these species. To assess the impact of cattle admixture on domestic yak, we examined 1076 domestic yak from 29 populations collected in China, Bhutan, Nepal, India, Pakistan, Kyrgyzstan, Mongolia and Russia using mitochondrial DNA and 17 autosomal microsatellite loci. A cattle diagnostic marker-based analysis reveals cattle-specific mtDNA and/or autosomal microsatellite allele introgression in 127 yak individuals from 22 populations. The mean level of cattle admixture across the populations, calculated using allelic information at 17 autosomal microsatellite loci, remains relatively low (mY(cattle) = 2.66 +/- 0.53% and Q(cattle) = 0.69 +/- 2.58%), although it varies a lot across populations as well as among individuals within population. Although the level of cattle admixture shows a clear geographical structure, with higher levels of admixture in the Qinghai-Tibetan Plateau and Mongolian and Russian regions, and lower levels in the Himalayan and Pamir Plateau region, our results indicate that the level of cattle admixture is not significantly correlated with the altitude across geographical regions as well as within geographical region. Although yak-cattle hybridization is primarily driven to produce F-1 hybrids, our results show that the subsequent gene flow between yak and cattle took place and has affected contemporary genetic make-up of domestic yak. To protect yak genetic integrity, hybridization between yak and cattle should be tightly controlled.

福尔马林固定云南鲴的DNA提取及其细胞色素b基因序列分析

鱼类是脊椎动物中最原始而在种属数量又最占优势的一个类群. 其分布广泛, 起源复杂, 阐明其系统进化途径, 历来是令人感兴趣的课题. 随着分子生物学向经典分类学领域渗透, 现在已可以通过 DNA 序列的比较来探讨生物的系统发育. 对于鱼类, 已有不少学者作了尝试. 由于受技术的制约, 用以研究的材料, 常常都要求新鲜. 但由于自然环境的变迁和人类的过度捕捞, 许多在系统进化研究中有代表意义的物种, 已非常稀少, 甚至濒临灭绝, 这给获取新鲜标本, 造成困难, 而许多标本馆, 由于多年的积累, 收藏的标本较齐全, 且绝大多数保存于4%-10%的福尔马林中。

从DNA序列到物种树

DNA不仅是主要的遗传物质, 同时也是生物进化史的重要记录者。通过DNA序列分析研究生物的进化历程、确定物种间的进化关系至少有三大优越性。因此, DNA序列分析已成为生物系统与演化研究中最重要与最热门的工具之一, 并取得令人瞩目的结果。

中国主要地方品种猪血液蛋白遗传多样性研究

实验采用水平板淀粉凝胶电泳技术,对中国地方猪五大类型9个品种、1个引入品种共201个个体进行了遗传多样性分析。共分析遗传座位30个,其中只有MDH、PEPB、AK、6PGD、ADA、PHI 6个座位具有多态性。中国主要地方猪品种的多态座位百分比P=0.200,平均杂合度H=0.065,平均等位基因数A=1.300。根据基因频率采用PHYLIP3.5c软件包计算Nei氏遗传距离,然后用“NEIGHBOR”程序分别构建NJ和UPGMA系统树。

Different matrilineal contributions to genetic structure of ethnic groups in the Silk Road region in China

Previous studies have shown that there were extensive genetic admixtures in the Silk Road region. In the present study, we analyzed 252 mtDNAs of five ethnic groups (Uygur, Uzbek, Kazak, Mongolian, and Hui) from Xinjiang Province, China (through which the

Bioactive Nortriterpenoids from Schisandra grandiflora

Three new nortriterpenoids, schigrandilactones A-C (1-3), along with eight known compounds, were isolated from an organic solvent extract of Schisandra grandiflora. Compounds I and 2 feature a spirocyclic moiety in their structures, and compound 3 was cha

杜泊羊冷冻胚胎移植的影响因素

下载PDF阅读器为进一步提高杜泊羊的冻胚移植成功率,于春秋两季同期处理湖羊和小尾寒羊受体共997只(次),同期发情782只(次),发情率达78.4%,其中湖羊春秋两季平均发情率为84.6%,显著高于小尾寒羊(73.9%)(P＜0.01),秋季两品种平均发情率83.3%,显著高于春季75.8%(P＜0.01);对431只发情受体羊进行移植,总妊娠率为58.5%(252/431),产羔率为58.0%(250/431).其中湖羊为受体的春秋两季平均妊娠率62.5%,高于小尾寒羊(54.7%);秋季两品种的平均妊娠率为64.8%,显著高于春季(52.5%).囊胚移植后的平均妊娠率为61.5%,显著高于桑椹胚(41.5%),其中A级囊胚为67.4%,显著高于B级囊胚(P＜0.05)和所有桑椹胚(P＜0.01);B级囊胚显著高于B级桑椹胚(P＜0.05),B级囊胚与A级桑椹胚间及A、B级桑椹胚间均无显著差异;C级囊胚和桑椹胚均未见妊娠.此外,受体羊卵巢黄体发育状况及移植技术熟练程度对妊娠率也有显著影响.

杜泊绵羊冷冻胚胎移植

介绍了从新西兰引进的冷冻杜泊羊胚胎解冻后移植到同期发情湖羊和小尾寒羊母羊受体的方法步骤,并分析、评价了胚胎移植的效果。结果表明:受体羊总平均同期发情率为78.4%,胚胎移植利用率达49.1%,妊娠率达59.4%,产羔率达58.0%,羔羊出生重为4.7 kg(公)和4.3 kg(母),羔羊1月龄和3月龄体重分别为14.9kg和32.4 kg;不同批次和不同品种受体间胚移效果亦存在不同程度的差异;4批次试验共移植冷冻胚胎475枚,产羔266只,现存活245只。该研究建立了可靠而有效的杜泊绵羊冷冻胚胎移植技术,有望在畜牧业科研和生产中广泛推广应用。