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红豆杉的18S rRNA基因的分子进化研究

向福  
【摘要】:在生物信息学体系和工具建成之后,分子进化研究已经成为演化分子生物学的一个热点,大多数现代分子生物学家常常据此进行分子进化机制的研究,并推算现有一些重要生物的起源时间。本文基于bioperl设计了远程大规模获取基因序列的程序,获取了大量红豆杉及相关科属物种的18S rRNA基因序列,以此为工作基础,展开了对红豆杉的分子进化研究。通过多序列比对,提取有发育信号的数据集,进行系统发育分析,用分子钟假说的相对速率检验、分支长检验以及二簇检验最终构建线性树,计算分类群间的平均进化距离(枝长),估计分歧时间。 通过本文的研究得出如下结论: 1、采样于咸宁的红豆杉(xl)和中国红豆杉(taxus chinensis),处于自然生长条件下,分析结果显示二者均通过了分子进化相对速率的检验。同时结果显示二者同属于一个物种中国红豆杉。因此,分歧时间显示二者并无分歧或者遗传距离很小。 2、根据化石研究表明,红豆杉科的化石发现于上白垩世。根据咸宁的考古证据,咸宁的红豆杉是第三世纪孑遗植物。本文结果显示,美丽红豆杉(taxus mairei)和中国红豆杉(taxus chinensis)分歧时间在57±21.4Ma前,也就是中国红豆杉(taxus chinensis和xl)出现于57±21.4Ma年前,与资料基本一致。 3、根据相对速率检验结果,悬浮细胞培养的中国红豆杉(cell)比咸宁的样品(xl)和中国红豆杉样品(taxus chinensis)的速率都快,同时曼地亚红豆杉(taxus x media)也较二者快。这说明细胞培养等人工干预方式可能会加快进化变异行为,从而为构建一种对遗传变异进行分子水平检验的方法体系提供了一种新的思路。 4、文中设计的大规模获取基因序列的程序,能在大量复杂的GenBank数据库中快速准确取出研究所需要的序列数据部分,为基于序列的研究提供了很好的研究基础。 5、对分子钟假说的检验用相对速率检验、枝长检验和二簇检验三种方法同时进行,可以更好地剔除与平均进化速率有显著偏差的序列,从而更好地吻合进化速率恒定假说,提高分子钟标定的水平。


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