（植物学专业论文）松科nrdna的进化研究.pdf

摘要 摘要 核核糖体d n a ( n r d n a ) 已被作为一个重要的标记，用于推断很多分类等 级上的系统发育关系。相对于在被子植物中的快速致同进化，n r d n a 在裸子植 物中的致同进化速率低，且i t s 和5 s n t s 区有着较大的长度变异，这种现象在松 科植物中尤为明显。在本研究中，我们克隆并测定了银杉属的5 sr d n a 以及冷杉 属、银杉属、雪松属、油杉属、长苞铁杉属、金钱松属与铁杉属的i t s 序列。基 于获得的新数据，再结合前人报导的其它属的数据，我们探讨了如下四个问题t ( 1 ) 松科n r d n ai t s l 亚重复单位的组成、分布及进化；( 2 ) i t s l 区的长度变 异与亚重复单位数目的关系以及它们的系统学意义；( 3 ) 松科i t s l 的二级结构 特征；( 4 ) 银杉5 sr d n a 编码区及非转录间隔区的结构特征。主要研究结果如下： 1 i t s 区的序列分析 i t s 区的克隆及序列分析发现：( 1 ) 松科i t s i 的长度变异范围为9 4 4 3 2 7 1 b p ，这是目前已报导的真核生物中属间i t s 变异最大的类群之一；( 2 ) 所有松科 植物的i t s 区域都包含亚重复单位，亚重复单位的数目从2 至1 j 9 ，并且这些亚重复 单位可分为两种类型，即不含保守核心序列( 5 一g g c c a c c c t a g t c ) 的长亚 重复单位( l s r ) 和含上述保守核心序列的短亚重复单位( s s r ) ；( 3 ) i t s l 区 的巨大长度变异主要归因于亚重复单位的数量变异：( 4 ) i t s l 区的g c 含量与 它的序列长度和亚重复单位的数目有一定关系，并能够提供一些系统发育信息， 特别是支持云杉属、松属和银杉属三者具有很近的亲缘关系。 2 i t s i 亚重复单位的系统发育分析 为了研究亚重复单位的进化关系，我们用最大似然法和最大简约法构建了 松科i t s l 亚重复单位的系统发育树。结果表明：( 1 ) 在m l 和m p 树中可发现有 共同的五个分支；( 2 ) 银杉比松科其它属拥有更多的s s r ，且该属的所有9 个 s s r 在系统树中构成一个单系支，表明它们是在银杉属内发生重复的；( 3 ) 一些 s s r 在属间和种间具有同源性，可为n r d n ai t s 的进化历史以及松科的系统发育 研究提供重要信息；( 4 ) 亚重复单位的多次重复以及伴随的重组可能是导致l s r 和s s r 在松科不同属中分布式样不同的原因。 3 松科i t s l 的二级结构 博士学位论文松科酬阶m 的进化研究 用m f o l d3 2 软件对松科所有1 1 个属的i t s l 区进行了二缀结构预测，共获得 了5 6 3 个最低自幽能折叠。结合以前关于松科二级结构的报导，我们分析的结果 表明：( 1 ) 松科i t s i 的二级结构主要由几个延展的发夹结构组成；( 2 ) 构象 的复杂性与亚重复的数曩呈正相关；( 3 ) 配对的亚重复单位通常在保守核心区 ( 5 g g c c a c c c 讼g t c )处有部分重叠，并且构成一个长茎，而其它的亚重 复单位通常会自身折叠，且保守核心区的部分出现在发夹结构的环中。 4 银杉5 sr d n a 序列分橇 我们对来自银杉不同群体的3 个个体的5 sr d n a 进行了克隆，共获得4 5 条 序列，分析结果表明：( 1 ) 绝大多数银杉5 sr d n a 编码区长度为1 2 0b p ，以g g g 开头，以c t c 结尾，编码区出现的碱基替代主要为转换；( 2 ) 银杉与其它裸子 植物相比，5 sr d n a 基因编码区具很高的相似性( 9 0 9 9 ) ：( 3 ) 间隔区含有 一个p o l y c 和一个p o l y t 结构、两个t c 丰富区以及五个g c 丰富区。根据长度和 序列特征，银杉的5 sr d n a 间隔区可分为三种类型：t y p ea 长7 5 1 7 6 4b p ，t y p eb 长7 7 0 8 0 7b p ( 含一个3 2b p 的插入 ，t y p ec 长5 8 1 5 9 4b p ；( 5 ) 长间隔区( t y p e a ，t y p eb ) 中含有两个1 4 8 1 7 5b p 的串联驻重复单位，该亚重复单位与短间隔 区( t y p ec ) 中的一段1 4 3b p 的序列具有较高的相似性( 5 6 0 6 6 8 ) 。 5 银杉5 sr r n a 的二缀结构 m 南i d3 2 预测结果表明：( 1 ) 银杉5 sr r n a 二级结构包括5 个双螺旋区( 干 区)( i v ) 、2 个发夹结构环区( c 和d ) 、3 个中间环区( b i 、b 2 和e ) 和 1 个铰链区( a ) ，铰链区为三个双螺旋的结合处；( 2 ) 二级结构中的环区逶常 比双螺旋区更加保守；( 3 ) 在5 个双螺旋中，i 和区有较高的碱基替代率。 关键词：n r d n ai t s ；5 sr d n a ；松科；长度变异；亚重复；二级结构；致同进 纯；分子系统发育 a b s t r a c t e v oiu tio no fn u cie a rrib o s o m aid n ainpin a c e a eiliiili x i a n z h a ok a n ( b o t a n y ) d i r e c t e db yp r o f e s s o rx i a o - q u a nw a n g a b s t r a c t n u c l e a rr i b o s o m a ld n a ( n r d n a ) h a sb e e nc o n s i d e r e da sa l li m p o r t a n tt o o lf o r i n f e r r i n gp h y l o g e n e t i cr e l a t i o n s h i p sa tm a n yt a x o n o m i cl e v e l s i nc o m p a r i s o nw i t hi t s f a s tc o n c e r t e de v o l u t i o ni na n g i o s p e r m s ，n r d n ai ss y m b o l i z e db ys l o wc o n c e r t e d e v o l u t i o na n ds u b s t a n t i a l l e n g t h v a r i a t i o no fi t sa n d5 s n t sr e g i o n si n g y n m o s p e n m ，p a r t i c u l a r l y i np i n a c e a e i nt h e p r e s e n ts t u d y , w ed e t e r m i n e d n u c l e o t i d es e q u e n c e so ft h e5 sr d n af r o mc a t h a y aa n dt h ee n t i r ei t sr e g i o nf r o m a b i e s , c a t h a y a ，c e d r u s ，k e t e l e e r i a ，n o t h o t s u g a ，p s e u d o l a r i xa n dt s u g a b a s e do n t h en e wd a t ac o m b i n e dw i t hp r e v i o u sr e p o r t sf r o mo t h e rg e n e r a , w et r i e dt oa d d r e s s ( 1 ) c o m p o s i t i o n ，d i s t r i b u t i o na n de v o l u t i o no fn r d n a i t sis u b r e p e a t si np i n a c e a e ，( 2 ) t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nl e n g t hv a r i a t i o na n ds u b r e p e a tn u m b e ri ni t sia n di t s p h y l o g e n e t i ci m p l i c a t i o n s ，0 ) c h a r a c t e r i s t i c so fi t s is e c o n d a l ys t r u c t u r eo ft h ep i n e f a m i l y , a n d ( 4 ) c h a r a c t e r i s t i c so ft h e5 sr r n ag e n eo fc a t h a y a n e r e s u l t sw e r e s u m m a r i z e da sf o l l o w s ： 1 s e q u e n c ea n a l y s i so ft h ei t sr e g i o n b a s e do nt h es e q u e n c ea n a l y s i so ft h ei t sr e g i o no fp i n a c e a e ，w ef o u n dt h a t ( 1 ) p i n a c e a ei t sir a n g e si ns i z ef r o m9 4 4t o3 2 71b pa n de x h i b i t so n eo ft h el a r g e s t i n t e r g e n e r i cl e n g t hv a r i a t i o n i n e u k a r y o t e sr e c o r d e dt od a t e ，( 2 ) t h i se x t e n s i v e v a r i a t i o nc o u l db em a i n l ya t t r i b u t e dt ot h en u m b e rv a r i a t i o no fs u b r e p e a t s ，( 3 ) t h e i t sr e g i o no fa l lt a x as t u d i e dc o n t a i n ss u b r e p e a tu n i t s ，r a n g i n gf r o m2t o9i nn u m b e r , a n dt h e s eu n i t sc o u l db ed i v i d e di n t ot w ot y p e s ，l o n g e rs u b r e p e a t ( l s r ) w i t h o u tt h e i i i 博士学位论文松科n r d n a 的进化研究 m o t i f ( 5 - g g c c a c c c t a g t c ) a n ds h o r t e rs u b r e p e a t ( s s r ) w i t ht h em o t i f , a n d ( 4 ) g cc o n t e n ti nt h ei t sir e g i o ni sr e l e v a n tt oi t ss e q u e n c el e n g t ha n ds u b r e p e a tn u m b e r , a n dc o u l dp r o v i d es o m ep h y l o g e n e t i ei n f o r m a t i o n ，e s p e c i a l l ys u p p o r t i n gt h ec l o s e r e l a t i o n s h i p sa m o n gp i c e a ，p i n u sa n dc a t h a y a 2 p h y i o g e n e f i ca n a l y s i so fi t s is u b r e p e a t s t oi n v e s t i g a t et h ee v o l u t i o n a r y r e l a t i o n s h i p so fs u b r e p e a t s ，w ec o n s t r u c t e d p h y l o g e n e yo fs s r so ft h ep i n a c e a ei t s 1w i t ht h em a x i m u ml i k e l i h o o d ( m l ) m e t h o da n dt h em a x i m u mp a r s i m o n y ( m p ) m e t h o d t h er e s u l t sa r ea sf o l l o w s ：( 1 ) f i v ec o n l n l o ne l a d e sw e r ef o u n di nt h em la n dm pf l e e s ：( 2 ) c a t h a y ah a sm u c hm o r e s s r st h a nt h eo t h e rg e n e r ao fp i n a c e a e ，a n di t ss s r si so b v i o u s l yf r o m w i t h i n - s p e c i e so rw i t h i n g e n e r ad u p l i c a t i o ns i n c ea l ln i n es s r so ft h eg e n u sf o r ma m o n o p h y l e t i cg r o u p ；( 3 ) t h eh o m o l o g yo fs o m es s r ss t i l lc a nb er e c o g n i z e d ， p r o v i d i n gi m p o r t a n ti n f o r m a t i o n sf o rt h ee v o l u t i o n a r yh i s t o r yo fn r d n ai t sa n d p h y l o g e n yo fp i n a c e a e ；a n d ( 4 ) m u l t i p l ed u p l i c a t i o no fs u b r e p e a t sa n da c c o m p a n y i n g r e c o m b i n a t i o n sm i g h te x p l a i nt h ed i f f e r e n ta r r a n g e m e n to fl s ra n ds s ri nv a r i o u s g e n e r ao ft h ep i n ef a m i l y 3 s e c o n d a r ys t r u c t u r eo fp i n a c e a ei 。i s l w ep r e d i c t e ds e c o n d a r ys t r u c t u r eo ft h ei t s1r e g i o no fa l l11p i n a c e a eg e n e r a w i t hm f o l d3 2f o rl i n u x ，a n do b t a i n e dat o t a lo f5 6 3l o w e s tf r e e e n e r g yf o l d s o u r r e s u l t sc o m b i n e dw i t hp r e v i o u ss t u d i e ss h o ws e v e r a lc h a r a c t e r i s t i c so fi t s1 s e c o n d a r ys t r u c t u r eo ft h ep i n ef a m i l ya sf o l l o w s ：( 1 ) t h es t r u c t u r ei sd o m i n a t e db y s e v e r a le x t e n d e dh a i r p i n s ；( 2 ) t h ec o n f i g u r a t i o nc o m p l e x i t yi sp o s i t i v e l yc o r r e l a t e d w i t hs u b r e p e a tn u m b e r ；a n d ( 3 ) p a i r e ds u b r e p e a t so f t e np a r t i a l l yo v e r l a pa tt h e c o n s e r v e dm o t i f ( 5 - g g c c a c c c t a g t c ) a n df o r mal o n gs t e m ，w h i l eo t h e r s u b r e p e a t sf o l do n t oi t s e l f , l e a v i n gp a r to ft h ec o n s e r v e dm o t i fe x p o s e di nh a i r p i n l o o p s 4 s e q u e n c ea n a l y s i so fc a t h a y a5 sr d n a w ec l o n e da n ds e q u e n c e dt h e5 sr r n ag e n eo ft h r e ei n d i v i d u a l sf r o md i f f e r e n t a b s t r a c t p o p u l a t i o n so fc a t h a y aa r g y r o p h y l l a t h ea n a l y s i so fa t o t a lo f4 5c l o n e ss h o w e dt h a t ( 1 ) t h ec o d i n gr e g i o no ft h e5 sr d n ar e p e a tu n i tw a s12 0b p ( e x c e p to n ec l o n e ) ， b e g i n n i n gw i t hg g g a n de n d i n gw i t hc t c ；( 2 ) ah i g hl e v e lo fs i m i l a r i t ys c o r e ( 9 0 9 9 ) w a sf o u n db e t w e e nt h ec o d i n gr e g i o no fc a t h a y aa n dt h a to fo t h e r g y m n o s p e r m s ；( 3 ) m o s ts u b s t i t u t i o n si nt h ec o d i n gr e g i o na r et r a n s i t i o n s ；( 4 ) b a s e d o nl e n g t ha n ds t r u c t u r e ，t h e5 sr d n as p a c e r si nc a t h a y ac a bb ed i v i d e di n t ot h r e e t y p e s ：t y p ea ( 7 5 1 7 6 4b p ) ，t y p eb ( 7 7 0 8 0 7b p ，w i t ha 3 2 一b pi n s e r t i o n ) ，a n dt y p ec ( 5 81 - 5 9 4b p ) ；( 5 ) t w o1 4 8 - 17 5b pt a n d e ms u b r e p e a t so c c u ri nt y p e saa n db ，w h i c h h a v eas i m i l a r i t yt oa1 4 3 b ps e q u e n c ei nt y p ec b y5 6 0 6 6 8 ；( 6 ) ap o l y - ca n da p o l y tr e g i o n , t w ot c r i c he l e m e n t s ，a n df i v eg a - r i c he l e m e n t sa r el o c a t e di nt h e5 s r d n a s p a c e rr e g i o n s 5 s e c o n d a r ys t r u c t u r eo fc a t h a y a5 sr r n a s e c o n d a r ys t r u c t u r eo fc a t h a y a5 sr r n aw a sp r e d i c t e dw i t hm f o l d3 2f o rl i n u x t h er e s u l t ss h o w e dt h a t ( 1 ) a l la n a l y z e dc a t h a y a5 sr r n a sc o n s i s to ff i v eh e l i c e s ( i v ) ，t w oh a i r p i nl o o p s ( ca n dd ) ，t h r e ei n t e r n a ll o o p s ( b i ，b 2a n de ) a n dah i n g e r e g i o n ( a ) ，o r g a n i z e di n t ot h et h r e eh e l i xj u n c t i o n ；( 2 ) t h el o o p sa r eg e n e r a l l ym o r e c o n s e r v e dt h a ns t e m s ；( 3 ) h e l i c e sia n di vh a v eh i g i lm u t a t i o nr a t e s k e yw o r d s ：n r d n ai t s ：5 sr d n a ；p i n a c e a e ：s u b r e p e a t ：s e c o n d a r ys t r u c t u r e ； c o n c e r t e de v o l u t i o n ：m o l e c u l a rp h y l o g e n y v 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 学位论文作者签名： 年月日 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解中国科学院植物研究所有关保留、使用学位论文的 规定，即：植物研究所有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅 和借阅；学校可以提供目录检索以及公布论文的全部或部分内容，可 以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 学位论文作者签名： 年月日 第一章核r r n a 基因家族的进化研究概述 第一章核r r n a 基因家族的进化研究概述 真核生物基因组中的很大一部分是由一系列紧密相关的非等位d n a 序列构 成，其中包括有编码功能的多基因家族( g e n ef a m i l y ) 和没有编码功能的重复 d n a 序列家族。在基因家族中，研究最多的是r r n a 基因家族。r r n a 占细胞 总r n a 的8 0 左右，r r n a 分子为单链，局部有双螺旋区域，具有复杂的空间 结构。r r n a 分子作为骨架与多种核糖体蛋白( r i b o s o m a lp r o t e i n ) 装配成核糖体。 所有生物体的核糖体都由大小不同的两个亚基所组成。原核生物核糖体为7 0 s ， 由5 0 s 和3 0 s 两个大小亚基组成。真核生物核糖体为8 0 s ，是由6 0 s 和4 0 s 两 个大小亚基组成。作为核糖体主要成分的r r n a 编码基因主要分布在细胞核内的 染色体上( n r d n a ) ，极少数分布于两种细胞器中，即叶绿体和线粒体中。通过 研究裸子植物r d n a 的结构及丰度，有助于进一步了解r d n a 各区域在基因表 达与调控中的作用，同时对深入探讨致同进化现象、裸子植物庞大核基因组的 形成和维持机制、物种形成及适应机制有着非常重要的意义。 1 1r r n a 基因的结构与功能研究 真核细胞则有4 种r r n a 基因，即5 s 、5 8 s 、1 8 s 和2 8 sr d n a ，其中1 8 s 、 5 8 s 、2 6 s 基因是作为一个转录单位串联在一起，而5 s 是单独的。r d n a 基因 家族通常被归类为中等重复序列，它的拷贝数从几百到几千，位于一个到几个 染色体上( l o n ga n dd a w i d1 9 8 0 ) 。y a oa n dg a l l ( 1 9 7 7 ) 发现在原生动物梨形 四膜虫( t e t r a h y m e n a p y r i f o r m i s ) 每个单倍体中r d n a 只有一个拷贝，并推断四 膜虫可能代表着在真核生物和类原核祖先( p r o c a r y o t e 1 i k ea n c e s t o r ) 之间的一个 进化谱系( e v o l u t i o n a r yl i n k a g e ) ，随后在其它的原生动物中也发现只有几个拷贝 的r d n a ( b o o t h r o y dc ta 1 1 9 8 7 ) 。 1 1 14 5 sr r n a 基因 在真核细胞中，4 5 sr d n a ( 1 8 s 5 8 s 2 6 sr d n a ) 由转录单位和非转录的间 隔区组成一个重复单位( 见图1 1 ) 。绝大多数真核细胞4 5 sr d n a 转录单位内有 内转录间隔区( i t s i 和i t s 2 ) 和外转录间隔区( e t s ) ，前者可将1 8 s 、5 8 s 和 2 6 s 基因分开，后者位于1 8 s 的上游，包含了加工r r n a 前体的信息。n r d n a 阱士学位论文松科m d n a 的进化研究 相邻重复单位之删出非转录f r j 隔区( n o n t r a n s c r i b e ds p a c e r ，n t s ) 分隔着，n t s 也称基因日j 踽区( i n t e r g e n i es p a c e r i g s ) ，另有学者将n t s 和e t s 台称为i g s ， 如r o g e r sa n d b e n d i e h ( 1 9 8 7 ) 。 r d n a o c u 一唧! 一一一一二一7 二= 0 5 + t r l p “ 一 一一- - tr n ap r o c e n b i n g i ；r s ：s 。w r 图】1 真拨生物r r n a 基因分了结构( 引自e m k b l l s h2 0 0 7 l f i g 1im o l e c u l a rs l r u c l u r e so f t r n a g e n er e p e a t s i ne u k a r y o t e s ( f r o me i c k b u s h2 0 0 7 4 5 sr d n a 的转录山r n a 聚合酶f 催化合成( c h a m b o n1 9 7 5 ；d o v e r1 9 8 2 ； h i l l i sa n d d i x o n l 9 9 i ：a l v a r e z a n d w e n d e l2 0 0 3 ；n e ia n d r o o n e y2 0 0 5 ) ，要通过几 个反应历程才能产生成熟r r n a ，其前体为4 5 sr r n a ( p e r r y1 9 7 6 ) 。1 8 s 和2 6 s 冈在不同真核生物中沉降系数有差异，有时也分别表示为1 7 s 和2 5 s 、2 7 s 、2 8 s 。 1 8 s 与核精体小亚基结合，序列的长度约i8 0 0b p ( h u y s m a n sa n dd ew a c h t e r 1 9 8 6 ) 。2 6 s 与核糖体大亚基结合序列长度约为40 0 0b p ( g u a d e tc ta l1 9 8 9 ； h i l l i sa n dd i x o n1 9 9 1 ) 。58 s 也与核糖体大亚基结合，序列长度约1 6 0b d ，可能 起源于原核生物2 3 sr r n a 的一部分( c o xa n dk e l l y l 9 8 1 j a c q1 9 8 i ) 58 s 的突变可抑制细胞生长并影响蛋白质的合成，在核糖体移位( r i b o s o m e t r a n s l o c a t i o n ) 过程中起着重要作用( a b o ue l e l aa n dn a z a r1 9 9 7 ) 。 i g s 区含有r r n a 基因转录的信号，包括启动子，转录起始位点及转录终止 子( b e n n e ra n ds m i t h l 9 9 i ) 。i g s 的长度变异辐度很大，从酵母的2 k b 到裸子 植物的4 0 k b 以上( b o b o l ae ta l1 9 9 2 ) 。m a t e o sa n d m a r k o w ( 2 0 0 5 ) 发现在同一 粜蝇亚科( d r o s o p h i l i n a e ) 巾i g s 长度从33 k b ( dp s e u d o o b s c u r a ) 到1 l6 k b ( d p a u l i s i o r u m ) 。i g s 区包含串联排列的亚重复单位oidrb v o口。一o，b必_工 譬。譬iiid u!110i眦2巴。专j0紧v 苦譬口ou干o q 趸一盘o v 口。焉焉暑锄iiqljo xjb暑昌tl nqiq鼻卜 哪如uo趟暾锹越半殴工i枣寝n琳 妖器基封snq j u 藻黧 议秘遥扑二卜鞋 卜峥 磊器尊 ohn g葛g 罨 云羁暑 卜n 吨o nn窭o蒿也 n qh9一峥6n n o 一 气口n o 卜 n 9 _ 叶寸 an _ a o c 岭_ 1 h 6 _ n 叶n ，n 口q n nq 一田_ 口 6 g 口t 口 9 1 口 6 a n o 6 n i ，口 o o 口n口 1 6 i 口t奈nc r nc n寸n1爿991葛9c9 r i w i 9 9 l o s 8 - s吲绸q嚣渊叫j州闪叫t嵋葛嵋g 零n8v零一 (inn80n荨一 口nn寸内v 甜n 卜n叶n岛nnkv 昏一n 一n口nn|v o n 嚣li瓮01)66(客9n譬v coh(1n苫罱v葑【6口ii-nsi)罄(n暑h2v葛a寸一nn_v一nn_一nn爵v一罱一n击nv器n 一nn一nn，一v一_ 一r一non_|一一 一峥n呷nn。o 口葛n-cn高v竺n(ih焉咎v o熨(8二66i)o罱 工口6 i 二 2 v 口_ n 14口矗nni)n罱 (嚣29nci口罱 nnn一_9=1)=n (2=奎旨v口蜀 【na凶口v 一纣 i(盒5一矗l窖v 2 函 (n上lnv n 葛 (roi萋譬h者n-n嚣v_焉 q 嚣访n n u 锚n(t2口v a高甜矧叫矧【菩_-l口v薯 杀cci晷i)；h毒窨i客) _ 莴 (oni-9v甓 (919i-；nv等内 (6in_i89i)ntn l(!-i口v 一 ，n 妇j 飞 n 8基基琶譬嘎岫，一、黑基薯是on譬量璧节磁n 譬 囊喝ua基壹套露基謦u_+n、u，。日避飞 一+ n ，u k囔叠，口鼍飞 n + n 8 jci，c1，+n卜uk言。置8吨 一贮吕io暖 j譬p-拿零uo 等鉴茸djo gi嚣2_工i o暑u!苦。苦oo 3 d 口昌 gnl0d 口甍g【 吾quin口岔v苫_ad2qn 气c a 五| 工 棚钟8娶咖攀，螂翠，丑籁趟卦聪恻嗣is工i窑枣冀n僻 妖奄s翅g区工izqj蜒窿窑料拣 。 寸 寸 。口 寸卜 一n n o 一n o 6 l o o o n 套叶 西n n一口 卜小n (i：矗901)l一 (a一-no，_)nn o “n 一09西导一次贪t口n non者n6i0n=v n n 口i o a n 窖o 口 寸口 oh趸8hnn v n 6 i on卜一叶nnv 卜一 (n呷061v n 口n (nohhc8n v (o，9o，nv o ! 嚣n & - l n n n v n 晶 (on瓮91509 n n n (n6i尚9譬1) 【n器l-口19一 h n n (n09i矗n1) i c h 【金1996tv 口。h累。nh 一累nnv a 一一昏ntnnv口 盘冬鼍专k曩一岛o譬口d =g基 _的工iio零譬 聃置ol皆i雹-uo目i o 琴u 0 _；。l暑_i篱j o 零u o 譬鼻upi拳零uo (eo譬葛。厶 j皇v笛io i 售4 0 r i oz譬 8暑00jh 星一一20j=qd基暑puouq们。矗；磊 人lilo盈jojijqd量看甚蠕dq工q星1joo专笔名iiiljo弓詈巷口暑11n对燃 【po拿ii甾口ou v 寸od舀 一然v 冀n 僻 妖吝皋岌gnq苦藻辑 杈秘牮扑十鞋 第三尊松科核r d n a i t s 陋的进化q f 究 壹- 二 一_ 口e ”当臣工 一一口 、柚 粤熙专忑， 。 一当i i _ _ _ 一_ _ 口 + “ + l 粤哩翟 “ j u 巴黑奢 ) 且j _ _ 叫叫i - 粤专丐 工= j j j _ 一口 皿 _ i i 一一口 ) 且_ j h 朋口 n “m 一m m j u b 、 。| 、? ) j l l 西一口 一一m、 _ j 墨鼋， 图33 橙科i t s 区乖意圈厘0 物l 勺似置 f 1 933 s c h e m a t i cr e p r e s e n t a t i o na n dp n m n p o s i n f o r t h e i t sr e g i o n i np j n a c e a e 注：s h a d o w e db o x e sr 口tt h el o n gs u b r e p e a z s ( l s r s ) w h i l es o l i db l a c kb o x e $ r e p r e s e n t t h es h o r ts u b r e p e a t s ( s s r s ) t o r i z o n t a la r r o w si n d i c a t et h ei l o c a t i o n sa n d d i r e c t i o n so fp r i m e r su s e d1 1 1t h ep r e s e n ts m d yt h es c a l e ( i nb a s ep a i r s ) a tt h eb o t o m i n d i c a t e sr e l i v e l c n g n z sat o t a l 】c n g mo f z h e i t sr e g i o n f o r p i c e a i sb a s e do i l m a g g i n ie ta l ( 2 0 0 1 ) ( g c n b a n ka c c e s s i o n f l o s a j 2 4 3 1 6 5 a j 2 4 3 2 6 7 ) a n d g e m l a n oa n d k l e i n ( 1 9 9 9 ) ( g e n b n ka c c e s s i o nn o f 1 1 3 6 6 2 1 1 岫价 博十学位论文松科i l l d n a 的进化研究 黄杉属( 6 8b p ) 和冷杉属( 8 8b p ) 中非常短，而在其它属中较长( 1 4 0 2 8 9b p ) ； 在铁杉属中同一个克隆死i 1 4 的s s r l ( 2 6 3b p ) 和s s r 2 ( 2 5 8b p ) 比s s l 妈 ( 1 1 7b p ) 长两倍多。此外，同种或同属不同克隆中相同位置的s s r 比同一克隆 中串联重复的s s r 有着更少的变异。例如，在银杉中，两个克隆c a r - 4 4 5 和 c a r - 6 7 5 相对应的s s r 的序列相似度范围从9 4 7 t o1 0 0 ，而同一克隆9 个s s r ( s s r 。一s s r 9 ) 的相似度是6 9 9 到9 2 6 ( c a r - 6 7 5 ) ， 7 4 6 到9 2 6 ( c a r - 4 4 5 ) 。在冷杉属、雪松属、长苞铁杉属、云杉属和黄杉属的三个s s r 中， 有两个是邻近排列的，和第三个相距较远( 图3 3 ) ，且两个邻近排列的s s r 问 的相似度比这两个s s r 与第三个s s r 的相似度要高。 3 2 2 3 i t s l 区亚重复单位的系统发育分析 以云杉属植物为外类群，对银杉i t s l 区s s r 序列进行了系统发育分析。 序列比对后的长度为1 9 7b p ，启发式搜索共找到l o 棵最简约树( 步长= 2 2 5 ， c i = 0 7 6 4 4 ，r i = 0 8 1 0 0 ) ，其中和严格一致树拓扑结构最为相似的一棵如图3 4 所 示。结果表明，银杉的所有s s r 构成一个单系群，并得到了很高的b o o t s t r a p 支 持率( 9 8 ) 。银杉的s s r 可进一步分成两大支：s s r l 、s s r 3 、s s r 4 、s s r 5 、 s s r 7 和s s r 9 聚成一支：s s r 2 、s s r 6 和s s r 8 聚成另一支。很明显地，这种 聚类的次序同s s r 在d n a 链上的位置关系不相对应( 图3 4 ) 。 比对松科1 1 个属的i t s i 区的5 1 个s s r i 序列，除去一些不能比对的部分， 剩余1 1 3 个位点，其中含8 3 个变异位点和8 0 个信息位点。图3 5 为构建的3 5 5 棵最大简约无根树中的一棵。步长= 4 7 2 ，c i = 0 4 0 8 9 ，砒= 0 6 8 7 2 。此树图的拓 扑结构和最大似然树( m l ) 相似( 图3 6 ) 。虽然得到的m l 树和m p 树中大多 数分支的支持率较低且支内的拓扑结构有所不同，但两者都有共同的五支( c l a d e i c l a d e v ) ( 图3 5 和3 6 ) 。c l a d ei 包括p i n u sp i n e aa n dp i n u sq u a d r i f o l i a 的 s s r 0 ，p i c e aa b i e s 的s s r i ，以及c a t h a y a 的所有9 个s s r 。c l a d ei i 包括p i c e a 的s s r 2 和s s r 3 ，两个松属种的所有s s r ( 除s s r 0 外) 。c l a d ei i i 由n o t h o t s u g a 、 t s u g ac h i n e n s i s 、t s u g am e r t e n s i a n a 、p s e u d o l a r i x 的s s r l 以及前三个类群的s s r 2 组成。c l a d ei v 包括k e t e l e e r i a 的s s r s 、a b i e sc o n c o l