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科研笔记

已有 3233 次阅读 2014-12-6 22:32 |系统分类:科研笔记

进化生物学研究

1.         进化生物学更多地关注狭域分布的类群,而对广布类群,尤其是世界性分布类群,研究很少。揭示世界性分布类群遗传分化式样的最佳研究对象就是大家非常熟悉的Pteridium)。

2.         蕨除了两极和沙漠地区之外,几乎到处都有它的踪迹。因为分布广,形态变异也很大。

3.         由于对蕨的变异缺乏全面的了解,有关蕨包含多少个物种也就众说纷纭,从一个种到十几个种不等,仅在中国就被认为有六个种。

4.         我们通过分子系统学研究,证明全世界的蕨仅有两个古多倍体种,一个分布大洋洲和中南美洲,另一个在其他大陆。

5.         在其他大陆的蕨分化为不同的亚种。

6.         统计检验证实,这些亚种还没有分化为不同的物种。

7.         通过对蕨的研究我们得出这样的结论:蕨达到全球分布经历了多次扩散事件;在隔离因素的作用下,形成了生殖隔离程度不同的种或亚种。

8.         基于对形态、地理分布和遗传分化的综合考虑,我们把蕨分为2个古多倍体种的8个亚种,外加由这两个种杂交并多倍化后形成的一个现代多倍体种。

9.         这项研究的部分研究成果今年发表在Taxon 633):509-521上。

 

10.     如果说隔离分化是物种形成的基本形式,那么遗传整合就是品种形成的重要形式。遗传整合式品种形成的理想研究对象就是牡丹。

11.     牡丹有丰富多彩的传统栽培品种流传至今。我们知道牡丹种间杂交可造成遗传整合,产生新品种,可古人并不知道植物杂交而去刻意培育杂交品种。那么,牡丹传统栽培品种是如何形成的呢?

12.     牡丹除了一个栽培种代表的栽培品种外,还有9个野生种,主要分布于长江与黄河流域。

13.     我们通过比较叶绿体基因组分析和转录组分析,开发了大量高分辨率的叶绿体基因和核基因,首先用它们建立牡丹9个野生种的系统发育关系。这种关系得到形态特征的支持。然后,我们将牡丹传统栽培品种与野生种进行联合分析,确立了传统栽培品种与野生种的关系,证明牡丹传统栽培品种来自5个野生种的杂交,其中仅3个种充当母本。

14.     通过牡丹传统栽培品种起源的研究,我们得出这样的结论:古人将5个牡丹野生种引入栽培,彼此发生天然杂交,造成遗传整合,导致花色改变,在人工选择下,形成牡丹传统栽培品种。

15.     这项研究的部分成果今年发表在Proceedings of the Royal Society B 281:20141687上。

DNA条形码研究

16.     DNA条形码技术,通俗地说,就是用分子技术鉴别物种。

17.     与用肉眼鉴别物种相比,DNA条形码技术有许多突出的优势:不依赖于材料的完整性、不依赖于经验知识、可重复性高、快速、高效等等。由于分类学家日渐缺乏,DNA条形码技术必将在生物材料的物种鉴定上发挥越来越重要的作用。

18.     从科学研究的角度看,条形码的选择是核心研究内容之一。对动物而言,其线粒体基因组的COI基因基本能满足作为条形码的要求,但植物的情况要复杂得多,其线粒体基因组变异复杂,COI基因的分辨率低,不能作为植物的DNA条形码。因此,叶绿体基因组就成了DNA条形码的重要来源。国际社会将就着将matK+rbcL作为植物的DNA条形码。

19.     DNA条形码方面,我们做了三件事:(1)优化已经选定的条形码;(2)开发更好的条形码;(3)应用DNA条形码。

20.     我们首先优化已经选定的matK,我们设计的引物已经成为首选。[Journal of Systematics and Evolution 49(3):176-181]

21.     我们重新选定的rbcL区域物种鉴别成功率平均提高10%,引物的扩增成功率也显著提高。[Molecular Ecology Resources14, 336–343]

22.     在解决了叶绿体基因组测序技术问题后[Genome Biology and Evolution 5(5):989–997],我们利用植物叶绿体全基因组开发了适合低分类等级的标记[PLoS ONE7(4): e35071]

23.     我们重点推介的候选条形码ycf1matK+rbcL的分辨力还高[Scientif Reports, coming soon]

24.     以人参属为例,有了高分辨率的条形码,我们不仅能鉴别物种,我们甚至能确定送检材料来自哪个地方,这对科学执法具有重要价值。

25.     在研究过程中,我们也发表了一系列有一定影响的研究论文。尽管论文发表仅短短两三年时间,引用次数均达到40次左右。

26.     除了科学研究外,我们也帮助解决社会热点问题,比如美国大杏仁的名实问题。现在,绝大多数的企业已经将名称更改为扁桃仁了。

27.     我们一方面从事DNA条形码的实际应用,另一方面也为社会上的DNA条形码应用提供技术支撑。我们建立的中国珍稀濒危植物DNA条形码鉴定平台于去年年底开通运行。这件事引起了社会的广泛关注。国内主流媒体(如新华社和中央电视台等都做了报道)。

28.     今后,在进化生物学方面,我们将重点关注突发式(或量子式)物种形成,因为这种进化事件是进化生物学研究的难点,也是DNA条形码应用的难点。

29.     DNA条形码方面,我们将重点推进中国珍稀濒危植物DNA条形码鉴定平台的升级,建设BREP 2.0

 



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