植物分子系统学课件.ppt

《植物分子系统学课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、DNA资料与植物系统学——植物分子系统学一、植物分子系统学的概念二、植物系统学常用的DNA资料三、植物系统学常用的DNA分析技术四、植物分子系统学应注意的问题目录一、植物分子系统学的概念1．生物系统分类技术的进展历程1.1大形态时期(公元前400年至公元1700年)根据易于识别的宏观形态特征来鉴别生物，使生物有一定的名称。这一时期又称术语描述期。1.2小形态时期(公元1700～1860年)主要是新的形态学，如解剖学、胚胎学的建立和发展时期。1.3进化论时期(公元1860～1900年)进化论推动了系统学研究的发展，在系统发育的基础上创立了很多分类系统。1

2、.4细胞遗传学时期(公元1900～1960年)利用细胞遗传学的丰富资料和改写系统分类，进入细胞水平的研究。本时期又称实验生物学时期。细胞生物学和植物系统学结合产生的植物细胞分类学，使我们能在染色体水平上更好地理解植物的分类与进化，特别是物种分化问题。1.5分子生物学时期(1970年至今)分子生物学的迅速发展，给生物系统分类以巨大的推动。利用DNA信息来探讨植物系统学，形成了植物学研究的一个新的热点——植物分子系统学。2．植物分子系统学的概念植物分子系统学是分子生物学和植物系统学交叉形成的一门学科，它利用分子生物学的各种实验手段，获取各类分子性状，以探讨

3、植物的分类，类群之间的系统发育关系，以及进化的过程和机制。一、植物分子系统学的概念1．核DNA资料与植物系统学2．叶绿体DNA资料与植物系统学3．线粒体DNA资料与植物系统学二、植物系统学常用的DNA资料1.1rRNA基因(rDNA)1．核DNA资料与植物系统学rDNA的基本结构高度重复序列多基因家族每个重复单位长约7-13kb，大多为9-10kb1．核DNA资料与植物系统学rDNA的变异拷贝数的变化植物中rDNA重复单位的拷贝数在种间、种内甚至同一居群内的不同个体之间变化很大，其差异可达数十倍。蚕豆，不同居群间，其拷贝数的变化范围在500-44000

4、。长度变异rDNA重复单位的编码区几乎无长度变异。长度变异主要存在于ITS1、ITS2和IGS上。导致差异的原因是IGS的序列中部存在着亚重复序列，其长度为100-200bp，这种亚重复序列在物种间还存在拷贝数的差异。序列差异rDNA的序列在不同生物类群间存在不同的保守性，在高等植物中，不同纲、目之间的同源率可达90%以上。在低等植物中，序列同源性仅在80%左右，在编码区内的不同区域的同源性也有区别。序列的差异主要表现在ITS1、ITS2和IGS上，其中IGS差异更大。如豌豆和蚕豆的ITS1序列存在16-50%的差异。在高等植物中，rDNA的编码区序列

5、高度保守(不同纲、目间的同源率可达90%以上)，序列差异主要表现在ITS、ETS及IGS等非编码区上。rDNA的编码区(18S、5.8S及26S)序列一般用于高级阶元的系统发育研究，而非编码区(ITS、ETS及IGS)序列常用于较低分类阶元的系统学研究。1．核DNA资料与植物系统学rDNA资料的植物系统学应用A．18S基因序列长约1850bp。18S基因序列分析对揭示植物高等级分类群间的系统发育关系具有重要意义，进化速率慢，适用于科级以上水平的研究，1998年以前已经成功的运用到藻类、藓类、蕨类、裸子植物、低等金缕梅类和毛茛类、单子叶植物等的系统学研究

6、。Nickrent和Soltis(1995)的研究表明，18S基因对于被子植物内高级分类水平上(科及科以上)的系统发育研究可提供较多的信息，其序列变异程度尤其适于探讨被子植物乃至种子植物内部的深度系统发育分支间的关系。Chaw等(1997)运用18S基因探讨了裸子植物的分子系统发育及种子植物的进化问题，结论支持裸子植物为单系群。Soltis等(1997)选用了233个种代表被子植物的所有纲，用18S基因研究支持了木兰纲是现有被子植物中最原始的类群。由于在不同类群间序列的变异程度有所差异，18S基因有时也可用于亚科或属间关系的重建，如檀香目及其它寄生植物

7、，其18S基因的进化速率明显快于在其它被子植物中的速度。1．核DNA资料与植物系统学B．ITS序列ITS1的长度为187-298bp，ITS2的长度为187-252bp，ITS可能是分子系统学研究中应用最为广泛的基因之一。ITS序列在裸子植物中变异很大，尤其是长度变异非常显著，因此一般认为ITS不适用于裸子植物的系统发育研究。但在被子植物中，ITS区由于序列短(600-700bp)、两端连接高度保守区、拷贝数多、长度保守、一致进化、进化速率较快等特点，适用于科内，尤其是近缘属间及种间甚至居群间关系的研究。屈良鹄和陈月琴(1999)通过对不同生物类群的I

8、TS序列(自生物学数据库)的比较得出，被子植物大多数科属其ITS序列的种间差异值为1.2-10