基于叶绿体基因组的绿藻门系统发育研究

摘要

绿藻门(Chlorophyta)起源于新元古代，共有4000余种，生境广泛、形态各异，在生殖方式和生活类型等方面具有丰富的多样性。绿藻门作为真核生物中能进行光合作用的古老类群之一，其进化地位尤为重要，但其进化历史相对复杂。核心绿藻门包括绿藻纲(Chlorophyceae)、石莼纲(Ulvophyceae)、共球藻纲(Trebouxiophyceae)、平藻纲(Pedinophyceae)和四爿藻纲(Chlorodendrophyceae)，这些纲之间的关系和纲内部的关系仍存有较大争议，其中石莼纲和共球藻纲是否为单系类群的争议最大。
　　我们选取了101个绿藻的完整或部分叶绿体基因组，其中包括本研究新测序的六个石莼纲物种:Blidingia minima NIES-1837、Ulothrix zonata NIES-537、Halochlorococcum sp.NIES-1838、Scotinosphaera sp.NIES-154、Caulerpa brownii和Cephaleuros sp.HZ-2017。利用73个叶绿体蛋白质编码基因组成的数据集，对数据的系统发育信号进行全面评估，结合同质性和异质性替代模型对绿藻门进行系统发育基因组学的分析，重建绿藻门的系统演化关系。
　　本研究发现GC-异质性高的位点具有较强的冲突信号，导致数据集和替代模型的适合度较差，大大降低系统发育分析的准确性。通过逐步去除GC-异质性高的位点，增强了数据的系统发育信号，重建的系统发育树趋于一致。系统发育分析结果表明在核心绿藻门中，系统发育树的冲突主要来源于GC-异质性高的位点，当去除GC-异质性高的位点后，支持绿藻纲和共球藻纲是单系起源，而石莼纲为多系类群。
　　本文提供的分析流程通过减少噪音信号数据，提高了绿藻门系统发育分析的准确性，为寻找系统发育信号较强的数据集提供了有效的分析方法。

目录

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摘要

第1章绪论

1．1叶绿体系统发育基因组学研究概述

1．1．2叶绿体基因组在植物系统发育研究中的应用及优势

1．2绿藻门的系统发育关系

1．2．1葱绿藻的系统发育关系

1．2．2核心绿藻门的系统发育关系

1．2．3绿藻纲内部系统发育关系

1．2．4石莼纲主要分支的系统发育关系

1．2．5共球藻纲主要分支的系统发育关系

1．3解决古老类群系统关系存在的问题

1．3．3碱基组成的异质性

1．4本研究目的、意义、内容和技术路线

1．4．1目的和意义

1．4．2研究内容

1．4．3技术路线

第2章绿藻叶绿体基因组测序、拼接和注释

2．1引言

2．2材料和方法

2．2．1六株绿藻的培养方法

2．2．2绿藻总DNA的提取

2．2．3绿藻叶绿体基因组测序、拼接和注释

2．3结果

2．3．1绿藻测序结果分析

2．3．2绿藻叶绿体基因组的组装和注释结果

2．4讨论

第3章绿藻叶绿体基因组数据集的处理

3．1引言

3．2材料和方法

3．2．1原始数据集的构建

3．2．2数据集位点的GC异质性计算

3．2．3数据集位点的重排和去除

3．3结果

3．3．2 11个数据集的构建

3．4讨论

第4章绿藻叶绿体基因组系统发育分析

4．1引言

4．2材料和方法

4．2．1基于同质性模型的系统发育分析

4．2．2数据集碱基异质性的检测

4．2．4基于异质模型的系统发育分析

4．3结果

4．3．1基于同质性模型的绿藻门系统发育关系

4．3．2基于两种异质性模型绿藻门系统发育结果

4．4讨论

第5章结论与展望

附录

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢