蓝藻念珠藻属及其近缘属的分子系统学研究

论文摘要

念珠藻属（Nostoc）及其近缘属是蓝藻的重要类群,广泛分布于各种生境。其分类主要建立在藻丝、营养细胞、异形胞及厚壁孢子等形态特征的基础上,然而这些藻类结构简单,形态可塑性强,极易受环境影响,因此,仅以形态特征作为分类依据有时并不可靠,容易造成分类上的混淆。而随着分子系统学的发展,越来越多的核苷酸和蛋白质序列在系统演化和分类研究中提供了最直接的证据,已广泛用于蓝藻分子系统学的研究。本研究通过克隆、测序具有“进化计时器”之称的16S rRNA基因和变异速率较快的tRNALeu（UAA）内含子基因,并结合GenBank数据库中相关的基因序列对念珠藻属及其近缘属的系统发育关系进行了分析,主要结果如下:[1]根据16S rRNA基因和tRNALeu（UAA）内含子基因的系统发育研究结果表明念珠藻（Nostoc）和鱼腥藻（Anabaena）聚合为两个不同的分支,支持它们为两个独立的属。[2]基于16S rRNA基因和tRNALeu（UAA）内含子基因序列构建的进化树中,念珠藻属的拓扑结构基本一致,绝大部分念珠藻聚合在一个单系分支上,表明它们是单系起源的。[3]然而,通过系统发育研究表明少数念珠藻（Nostoc paludosum FACHB88、Nostoc spongiaeforme FACHB130、Nostoc piscinale CENA21、Nostoc sp. FACHB973、Nostoc sp. YK-01和Nostoc sp. HK-01）被排除在此单系之外,与少数几株鱼腥藻聚类成一个分支,此分支位于念珠藻的单系分支和典型的鱼腥藻分支之间,具有清晰的界限,并且它们之间的遗传距离超过属内水平,不支持现有的分类学地位。这表明该分支中的种类可能是两属间的过渡类群,或者为一个新的类群,有待进一步研究。[4]本研究表明分类地位存在争议的满江红鱼腥藻（ Anabaena azollae FACHB190）也存在于上述分支中,既不聚类在念珠藻属的单系分支中,也不聚类在典型鱼腥藻属的分支中,支持满江红鱼腥藻为独立于该两属之外的观点。[5]研究发现束丝藻（Aphanizomenon）总是和鱼腥藻混杂地聚类在一起,且与鱼腥藻属间的遗传距离较小,建议将束丝藻属并入到鱼腥藻属。[6]研究结果显示具异形胞的丝状蓝藻聚类在一个单系进化枝中,说明它们是单系起源的。[7]通过16S rRNA基因和tRNALeu（UAA）内含子基因联合序列的系统发育分析结果表明我国3种经济念珠藻-普通念珠藻（N. commun）、发状念珠藻（N. flagelliforme）和拟球状念珠藻（N. sphaeroids）应为3个独立的种,其中,尤以普通念珠藻与发状念珠藻间的亲缘关系更近。本研究对念珠藻属及其近缘属的系统发育关系进行了分析,对它们现在的分类地位进行了评价,重点对一些具有分类争议的种属进行了讨论,并根据研究结果对这些种属的分类地位提出了修正建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 蓝藻的分类学研究和系统进化研究
• 1.2 念珠藻属及其近缘属分类学研究及系统进化研究
• 1.3 念珠藻属及其近缘属分子系统学研究常用的基因片段
• 1.4 系统发育重建方法
• 1.5 本文的研究内容和意义
• 第二章 念珠藻属及其近缘属16S rRNA 基因的克隆及其系统发育分析
• 2.1 材料与方法
• 2.2 结果
• 2.3 讨论
• 2.4 小结
• Leu（UAA）内含子基因的克隆及其系统发育分析'>第三章 念珠藻属及其近缘属tRNA^Leu（UAA）内含子基因的克隆及其系统发育分析
• 3.1 材料与方法
• 3.2 结果
• 3.3 讨论
• 3.4 小结
• Leu（UAA）内含子基因联合序列的系统发育分析'>第四章 三种念珠藻基于16S rRNA基因和tRNA^Leu（UAA）内含子基因联合序列的系统发育分析
• 4.1 材料与方法
• 4.2 结果
• 4.3 讨论
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间取得的研究成果