稻属系统学若干问题的探讨

稻属（OryzaL．）是禾本科稻族(Oryzeae)中最大，也是分布最广的属，由于其包括亚洲栽培稻这一世界第一大粮食作物，对该属各方面的研究都相当多，系统与进化植物学研究也是如此。然而，由于该属分布跨及亚、非、美、澳各洲热带、亚热带地区，材料不易得到，故研究常缺乏系统性，属和属内一些种的界限仍然存在争议，属下组间特别是几个孤立类群间的系统发育关系也一直不很清楚，稻属与近缘类群间系统发育关系研究也很有限。为此，本文在以前学者研究的基础上，综合评述了目前稻属各分类系统，指出了目前普遍接受的观点和存在分歧，同时对稻属系统作了一些必要的修订;通过l7种野生稻的核型分析和通过原位杂交技术在稻属尝试性的应用，从染色体水平探讨了稻属与近缘类群间的关系以及稻属内物种间的关系;通过对lO个属28种稻族植物cp DNA上的trnK基因的限制性内切酶位点的分析，并综合其它证据，对稻属与近缘属间关系进行初步的探讨。主要的结论如下： 一、 17种野生稻核型研究表明： 1）所有种的间期核属染色中心型(chromocentertype)，染色中心较少或多，形状规则或不规则，散布于全核;前期染色体固缩特性属于近基型(proximal type)，2）Sect.Oryza所有种的核型很相似，均为n=5m+5sm+2t，其中第四对和第十对为st染色体，第十对为随体染色体，Sect. Brachyantha和SeCt. Padia的核型与前者有一定的差异，表现在随体染色体的位置和染色体的大小。0. brachyantha的核型特点并不支持将该种置于Sect. Oryza的观点。 对携带BC和CD基因组的四个种的核型分析表明，其染色体组成并非是二倍体染色体组成的叠加，说明其形成后发生了二倍化的分化，综合各方面证据， 我们支持携带BC基因组的两个四倍体种属双系起源， 而携带CD基因组的四倍体之起源与亚洲携带C基因组的物种有关的观点。3）对国内8个居群的药用野生稻（0．officinalis）核型研究表明，所有居群均为二倍体，未发现以前学者所报道的四倍体类型。药用野生稻为一多型种，通过初步的形态学比较分析，我们认为斯里兰卡分布的根茎野生稻O.rhizomatis很可能是药用野生稻这一多型种适应于季节性干旱环境的一个生态型。4）以前学者认为稻属可能源于x一5的次级多倍化，我们不支持这一观点，从整个稻族所有属以及近缘的稻亚科其它三族的染色体基数来考虑，我们认为其祖先类群更可能的染色体基数为x-6。 二、原位杂交结果：1）确定了13个种的45s rDNA的位点数，其中所有携带A基因组的物种除亚洲栽培稻和O_ rufipogon之位点数有1和2的分化外，其余种皆为一个位点;B基因组也含一个位点，C基因组的两个种各含3个位点， BC基因组的两个种均具三个位点，E基因组含二个位点，携带CD基因组的稻种分别携带3和5个位点，其中位点有大小之分;2)利用C基因组作探针，B基因组作封阻DNA，在四倍体CD（O.latifolia）的染色体制片中确立了带C基因组的染色体。 三、用PCR-RFLP技术对稻族lO个属28个种的trnK基因的酶切位点变异进行了分析，发现：(1) trnK基因PCR扩增产物长度约为2575bp，没有明显的长度变异，l7种内切酶处理，共得到72个酶切位点，占整个trnk基因全长的13.98%，72个酶切位点中52个为突变位点，33个为信息位点，利用52个突变位点，构建了28个种的树系图。(2)分支分析表明，稻族的lO个属共分为两组，一组为O.ryza和Porteresia，一组为其余的8个属;该结果明显不同于经典的族内划分。根据稻族各属现在的分布格局，认为稻族是禾本科早期分化过程中产生的类群，由于生境的相似，趋同演化和网状进化事件可能比较频繁，稻族的亚族划分可能存在一些不合理的成分。Porteresia coarctata, Rhynchoryza subulata，Leersia perieri三种以前曾被置于稻属，根据分支图，后两种位于分枝图的第二支，与稻属各种分化较大，而P．coarctata与稻属聚在一起，说明两者在锻汰基因的变异式样是相似的。综合各方面资料，我们认为P. coarctata可能是稻属适应于海滩耐盐环境的一个特化的类群。 (3)稻属的Sect. Oryza所包括的两个系Ser.Oryza与Ser.Latifolia仅在一个酶切位点上有差异，说明其间关系非常密切，Sect. Padia中的两个系Ser. Meyerianae和Ser.Ridleyianae与Sect.Oryza所包括的两个系Ser. Oryza与Ser. Latifolia有明显分化，两个孤立类群O brachytrntha f770．scl71echteri与Ser. Ridleyi聚在一起。 这一结果与Vaughan(1994)将两孤立种和O.ridteyi复合体同置于其系统中的Sect. Ridleyanae是吻合的。

Identification of genome organization in the unusual allotetraploid form of Carassius auratus gibelio

The unusual allotetraploid form with unequal contribution of chromosome sets was discovered from the gynogenetic offspring of Carassius auratus gibelio stimulated by red common carp sperm. In this study, genomic in situ hybridization (GISH) and fluorescent in situ hybridization (FISH) with 45S rDNA probe are used. The GISH results lead to the identification of species-specific chromosomes, which permits to demonstrate the origin and genome organization in the allotetraploid form. Moreover, chromosome localization of 45S rDNA and co-localizations of 45S rDNA and Cyprinus carpio genomic DNA further confirm that one extra 45S rDNA positive chromosome in the allotetraploid form originates from the paternal haploid genome of C carpio, and other 5 45S rDNA-containing chromosomes are from the maternal genome of Carassius auratus gibelio. And, the correlation between 45 rDNA and the nucleolar organizer regions (NORs) is confirmed by silver nitrate staining. The data provide direct experiment evidence that the allotetraploid actually contains three chromosome sets of Carassius auratus gibelio and one chromosome set of C carpio, and will be a useful genetic material for both basic research and breeding practice. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

松属单维管束亚属植物rDNA的染色体定位研究

松属植物的基因组十分庞大（大于20000Mbp），其中约90%是由重复序列组成的，我们对其结构和组成仍知之甚少。松属在系统分类上分为两个亚属:单维管束亚属和双维管束亚属。基因组大小研究发现单维管束亚属植物的基因组更大。rDNA作为一类有功能的多基因家族重复序列，其自身特性决定了它在基因组研究中的重要性。FISH技术为rDNA在染色体上物理定位提供了有力的工具。尽管现在对松属rDNA FISH已有不少报道，但主要集中在双维管束亚属，对单维管束亚属的研究几乎是空白。本研究选择5个单维管束亚属松属植物P. bungeana, P. koraiensis, P. armandii, P. wallichiana, P. strobus，进行rDNA FISH研究。旨在弄清18S-25S rDNA和5S rDNA在单维管束亚属植物染色体上的位点数目和分布模式。结合前人对松属双维管束亚属植物的工作，对单、双维管束亚属植物之间rDNA FISH结果进行比较，从而可以从整体上认识松属植物的18S-25S rDNA和5S rDNA在染色体上的分布式样。在此基础上进一步探讨18S-25S rDNA和5S rDNA这些重复序列在松属植物基因组结构和组成中的地位和作用。本研究主要结果如下： 1.rDNA FISH在松属染色体核型分析中的作用 本研究中5种松属单维管束亚属植物染色体数目均为2n=24，除最短一条染色体为亚中部着丝粒染色体外，其余11条均为中部着丝粒染色体，长度和臂比也十分接近，同源染色体的不容易鉴定，很难排出精确的核型。在我们的研究结果中，5个松属植物中，除了白皮松外，18S-25S rDNA和5S rDNA分布在12对染色体中的10对染色体上，这些位点可作为染色体标记，大大提高了同源染色体鉴定的准确度，但是染色体之间排序问题依然没有很好地解决。核型比较认为种间是否存在部分同源染色体关系也不是十分明确，仅Ⅺ号和Ⅻ号染色体有这种关系，这主要由于Ⅺ号和Ⅻ号染色体容易准确地鉴别出来。核型分析的精确仍有待增加标记来提高。 2．rDNA位点数目在松属两个亚属间的比较及其与基因组大小的关系 松属植物18S-25S rDNA位点通常为5-10个，5S rDNA位点为1-4个。其中单维管束亚属18S-25S rDNA位点通常为9-10个（除白皮松为4个外），5S rDNA位点为2- 4个;双维管束亚属为18S-25S rDNA位点通常为5-10个，5S rDNA位点通常为1-2个。而二倍体被子植物18S-25S rDNA位点通常为1-5个5S rDNA位点为1-3个。暗示18S-25S rDNA和5S rDNA位点数目多少和基因组大小还是有一定的相关性。因为松属植物的基因组比典型的二倍体被子植物大得多，单维管束亚属植物的的C-值又普遍比双维管束亚属植物的高。白皮松虽有些例外，18S-25S rDNA位点数目少，但信号强度大得多，代表拷贝数高，因此其基因组大小可以从rDNA拷贝数上得到解释。 3．18S-25S rDNA和5S rDNA位点在松属两个亚属之间的分布模式比较 18S-25S rDNA和5S rDNA位点在松属两个亚属染色体上的分布方式有明显不同，每个亚属均有两种分布形式，并形成各自稳定的分布模式。在单维管束植物中，18S-25S rDNA和5S rDNA位点或相邻分布于同一染色体同一臂上，5S rDNA位于臂的远端;或两位点分布于不同的染色体。而在双维管束植物中18S-25S rDNA和5S rDNA或相邻分布于同一染色体同一臂上，18S-25S rDNA在臂的远端;或两位点分布于同一染色体两条臂上。在两个亚属中，当18S-25S rDNA和5S rDNA位点位于同一条染色体臂上时，相对位置正好相反。这完全不同的rDNA分布模式的形成，可能与松属这两个亚属植物的物种形成和分化过程中染色体发生倒位或易位有关，暗示这两个亚属的基因组结构存在分化。但这各自的分布模式是否可以作为判断亚属的特征依据仍有待加大样本量证实。 4．rDNA 位点分布及变异具有系统学意义 rDNA FISH 结果符合分类中亲缘关系越近，分布模式越相似的原则，因而认为rDNA 位点在染色体上的分布模式，具有系统学意义。基于已知的松属植物rDNA FISH结果构建的系统关系，符合传统分类系统中对亚组划分。rDNA FISH结果与分子系统学的研究结果相比较认为，松属单维管亚属5种松中，以乔松和北美乔松关系最近，与同一个亚组的华山松稍远，与另一个亚组的红松更远。而白皮松作为一个特有的孑遗类群，系统位置比较特殊，分子系统学研究认为其处于基部的位置，本研究表明其rDNA位点有明显的特点：位点数目少，但信号强，反映了拷贝数多。那是否它就代表了祖先类群的位点分布模式，需要更多的基部类群的rDNA FISH结果支持。

Phylogenetic relationships among two species of golden monkey and three species of leaf monkey inferred from rDNA variation

Restriction maps of rDNA repeats of five species of Colobinae and three outgroup taxa, Hylobates leucogenys, Macaca mulatta, and Macaca irus, were constructed using 15 restriction endonucleases and cloned 18S and 28S rRNA gene probes. The site variation between Rhinopithecus roxellana and Rhinopithecus bieti is comparable to that between Presbytis francoisi and Presbytis phayrei, implying that R. bieti is a valid species rather than a subspecies of R. roxellana. Phylogenetic analysis on the 47 informative sites supports the case for Rhinopithecus being an independent genus and closely related to Presbytis. Furthermore, branch lengths of the tree seem to support the hypothesis that the leaf monkeys share some ancestral traits as well as some automorphic characters.

猕猴属6个种的rDNA变异及其系统进化关系

以人28S,18S DNA为探针,用15种限制性内切酶构建了猕猴属6个种(M.mulatta、M.facsicularis、M.arctoides、M.assamensis、M.thibetana、M.nemestrina)和滇金丝猴(Rhinopithecus bieti),白颊长臂猿(Hylobates leucogenys)核糖体DNA重复单位的限制性内切酶图谱。红面猴(M.arctoides)与熊猴(M.assamensis)拥有完全相同的限制性内切酶图谱。基于内切酶图谱得到了68个信息位点并计算了各种rDNA重复型间的遗传距离。用PHYLIP version 3.5c软件包中的NEIGHBOR和RESTML程序,以滇金丝猴和白颊长臂猿为外群,构建了NJ树和最大似然树。两棵树的拓扑结构不完全一致,但恒河猴( (M.mulatta)和食蟹猴(M.facsicularis)总是位于树的基部。熊猴-红面猴(M.assamensis-M.arctoides)虽然与藏猴(M.thibetana)共享的限制性位点数更多,在NJ树上两类动物也最为接近,但在最大似然树中熊猴-红面猴却与平顶猴(M.nemestrina)聚在一起。因此,rDNA变异的数据尚不能对猕猴类动物进行有效的分组。

Distribution of rDNA in the nucleus of Giardia lamblia - Detection by Ag-I silver stain

OBJECTIVE: To determine whether rDNA of Giardia lamblia forms a nucleolus organizer region (NOR)-like structure and is in a very primitive state. STUDY DESIGN: G lamblia was used as the experimental animal, with Euglena gracilis as the control. The distribution was demonstrated indirectly by the modified Ag-I silver technique, which can specifically indicate the NOR under both light and electron microscopes. RESULTS: In the ultrathin sections of silver-stained Euglena cells, all the silver grains were concentrated in the fibrosa of the nucleolus, while no grains found in the cytoplasm, nucleoplasm, condensed chromosomes or pars granulosa of the nucleus. In the silver-stained Giardia cells, no nucleolus was found; a few silver grains were scattered in the nucleus but were not concentrated in any specific region. CONCLUSION: The distribution of silver grains in G lamblia showed that the transcription of rDNA occurs inside the nucleus, though no nucleolus is present. It is possible that chromosomes are in a very primitive state in diplomonad cells; as each chromosome has few prRNA genes, the transcription is independent of a nucleolus. These results imply that the rDNA of Giardia does not form a NOR-like structure and seems to represent a very primitive state in the evolution of the nucleolus.

探讨rDNA ITS区作为果蝇Drosophila nasuta分子系统发育研究的价值

国家自然科学基金;中国科学院基金

大熊猫及其近缘种rDNA序列变异和系统进化关系

应用rDNA间隔区Southern转移技术研究大熊猫及其近缘种的分子系统关系。通过比较大熊猫、小熊猫、黑熊、马来熊、浣熊和猞猁的rDNA间隔区限制性内切酶图谱,用最大似然法和简约法构建它们的分子系统树。结果表明大熊猫与熊具有较近的亲缘关系,与小熊猫和浣熊的亲缘关系较远。

麂属rDNA限制性位点多态性及其系统进化

利用三种不同的探针和12种限制性内切酶, 构建了麂属动物及其近缘种(用作外群比较)、DNA重复单位的限制性内切酶图谱。通过对各物种的限制酶谱的比较, 建立并讨论它们之间系 统进化关系。图2表2参7(梁嘉)

无核仁原生动物蓝氏贾第虫rDNA的分布

过去的工作已表明,源真核生物(Archezoa)中的双滴虫类极其原始,核中尚无核仁发生,以蓝氏贾第虫(Giardia lamblia)作为双滴虫类的代表,用高度特异的核仁组织区银染法(改良的Ag-Ⅰ法,李靖炎,1985)在电镜下检视其rDNA在核中的分布。结果发现,代表rDNA之所在的银粒并不集中形成任何类似核仁组织区或核仁纤维区的结构;在作为对照的小眼虫(Euglena gracilis)体内,银粒则完全集中在核仁纤维区中,因此,作者以为贾第虫rDNA的这种分布代表着核仁组织区进化形成以前的一种原始状态。

汉江硅藻水华优势种的形态及18S rDNA序列分析

中国科学院知识创新项目(KZCX2-YW-426); 国家自然科学基金重大项目(30490232)

基于28S rDNA序列的鞘藻目系统发育研究

作者进行了较广泛的样品采集,通过实验分离纯化培养得到多个鞘藻目种类的株系,并采用PCR技术新获得鞘藻目2属8个种类的部分28S rDNA序列,连同GenBank中的另两条序列,分析的物种涵盖了鞘藻目中的每个属。通过比较分析绿藻纲中包括此10条序列的共36个种类的同一基因序列,并选取Trebouxiophyceae中的椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea)和Fusochloris perforata作外类群,运用多种方法构建分子系统树,包括邻接法(Neighbor-Joining)、最大简