虫草属及相关类群的进化生物学研究

摘要

虫草属是一个大属，约500多种，主要分布于亚洲。我国具有丰富的虫草资源。虫草属是一类复型真菌。该属及相关类群的物种形态多姿多彩，寄主广泛，跨越植物、动物及真菌三个生物界，因此是形态进化，以及寄生菌与寄主间的协同进化研究的良好材料。
　　 本论文采用DNA测序技术测定了虫草属及其相关类群36个样品的ITS，18SrDNA以及25个样品的RPB2基因，并结合Genbank中具代表性的虫草属以及相关类群的序列数据，共同构建系统树。然后在一致系统树的基础上利用多态性状分析程序(BayesTraits软件中的Multistate)，对虫草属及相关类群的子囊壳性状进行了原始重建分析。
　　 研究结果表明，虫草属的三个亚属除新虫草亚属外，另两个亚属线虫草亚属以及真虫草亚属不能形成单系群。这也说明作为鉴定亚属之间的诊断性特征子囊孢子可能在某种程度上并不能反映三亚属间的自然进化关系。子囊壳性状的原始重建分析结果显示，裸生型子囊壳可能是原始特征，而斜埋生型子囊壳是派生特征。子囊壳形态的进化可能与寄生菌的传播及繁殖机制有关。寄生于鳞翅目蛾与寄生于半翅目蝉的虫草菌显示出一定程度的专一性；而寄生菌在亲缘关系较远的物种间发生寄主跳跃，如寄生菌从寄主昆虫到真菌、从植物到昆虫以及从昆虫到昆虫之间寄主跳跃的现象在系统发育关系上得到支持，这一现象与“寄主习性相关假设”相符合的。虫草属内寄生于大团囊菌的寄生菌并没有形成单系群，其中分枝虫草(Cordeceps ramosa)与其它寄生菌形成一个单系群。寄生于担子菌的寄生菌形成了一个单系群。
　　 另外，本论文首次将编码蛋白基因。RPB2与ITS序列结合对虫草属以及相关类群进行了分子系统研究，其结果显示RPB2单独基因的构建树与由RPB2基因和ITS序列叠加数据集的构建树一致。RPB2基因不仅适用于高分类阶元的系统研究，而且在低水平分类阶元上也都能很好地解决虫草属与相关类群之间甚至属内物种之间的系统发育问题。而仅仅基于ITS序列构建的虫草系统发育树是需要谨慎处理分析。

目录

文摘

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第一章 绪论

1.虫草属的研究概况

1.1.虫草属及其相关类群的简介

1.2.虫草属的分类特征

2.虫草属的研究进展

2.1.目标基因的选择

2.2.分子系统学的分析方法

2.3.性状特征原始性重建分析

2.4.虫草属的分子系统研究现状

3.虫草属内存在的问题以及本研究的目的与意义

第二章 材料与方法

1.样品材料的准备

2.实验主要试剂的准备

3.实验方法及步骤

3.1.实验流程

3.2.总DNA的提取

3.3.PCR扩增

3.4.目的基因PCR产物的浓缩与纯化

3.5.目的基因的克隆及测序

3.6.序列的组装及比对

4.数据分析

4.1.分子系统发育分析

4.2.系统支持值的说明

4.3.子囊壳性状特征的原始重建分析

第三章 结果与分析

1.总DNA的制备结果

2.目的基因PCR扩增结果

2.1.ITS的扩增结果

2.2.18S rDNA扩增结果

2.3.RPB2的扩增结果

3.DNA序列特征

3.1.ITS序列的特征

3.2.18S序列的特征

3.3.RPB2序列的特征

4.系统发育分析

4.1.基于ITS序列和18S rDNA的树图结果与分析

4.2.子囊壳形态特征的原始重建分析

4.3.基于ITS序列和RPB2基因的树图结果与分析

第四章 讨论

1.虫草属及相关类群的系统发育关系

2.虫草属及相关物种子囊壳形态特征的演化趋势

3.虫草属及相关类群的寄主协同进化

3.1.寄生于蝉和蛾的寄生菌显示出一定程度的专一性

3.2.虫草属及相关类群的寄主跳跃现象

4.RPB2基因在属间及属以下水平具有较好的解决能力

5.对基于ITS序列的构建树的谨慎处理

小结与展望

参考文献

附录

致谢