西太平洋和印度洋海底热液口十足目系统发育及其演化关系的研究

摘要

海底热液口主要分布在大洋中脊和弧后盆地，通常由地壳板块运动形成。尽管这里环境极端，生命依然能在这里繁衍生息。除了化能合成细菌，迄今为止，在已发现的绝大多数热液口中，十足目甲壳类通常是优势种。与“热液口生物是古代动物区系的遗迹”假说相反，越来越多的证据表明海底热液口十足目是在更晚近的时期才开始分化。最近的研究表明，alvinocarid虾起源于中新世。
　　 本研究于西太平洋和印度洋的4个热液口取样点分别采集了7个深海热液口十足目代表种。采用分区混合模型对线粒体DNA的系统发育进行分析，结果显示这些十足目物种呈现一致的系统发育拓扑结构。此外，以多种化石标定的分子钟分析显示，bythograeid蟹和alvinocarid虾均起源于中生代和早新生代。尽管分析的样本有限，我们的估算结果支持海底热液口物种的“灭绝-重生”假说。该假说认为晚白垩纪-早第三纪全球范围深海的缺氧/低氧事件引发的大规模的灭绝，导致了大多数热液口生物是在较近的年代才发生分化。西太平洋板块的大陆衍生特性与热液口十足目起源于如海底冷泉这样的浅海区也是相吻合的。我们的结论加深了人们对海底热液口的生命起源与进化及其在西太平洋和印度洋的分布的理解。

目录

声明

前言

摘要

常用缩略词表

第一章 绪论

1 海底热液口的分布，特征与生物群落

2 热液口十足目概述

3 当前热液口生物起源与演化机制的争议

4 线粒体基因组结构

5 基于分子数据的系统发育关系重建

5．1 系统发育关系与分子系统发育树

5．2 系统发育树重建方法

5．3 氨基酸核苷酸替换模型

5．4 最大似然估计(ML)

5．5 贝叶斯法(BA)

6 分子钟与基于分子数据的物种演化分歧时间估算

6．1 分子钟

6．2 分子钟的标定

6．3 多化石点标定的贝叶斯算法实现

7 展望

第二章 海底热液口十足目线粒体基因组测序

1 引言

2 材料和仪器

2．1 实验材料

2．2 实验试剂

2．3 主要实验仪器

3 实验方法

3．1 热液口十足目总DNA的抽提

3．2 线粒体基因组DNA扩增与克隆策略

3．3 线粒体基因组注释及序列分析

4 实验结果

4．1 线粒体基因组克隆策略与测得基因顺序

4．2 短片段PCR结果

4．3 长片段PCR结果

4．4 长片段鸟枪法碎片文库的筛选

4．5 所有十足目已测序线粒体及其核苷酸组成分析

5 讨论

第三章 基于线粒体基因组的十足目系统发育关系的重建

1 引言

2 工具软件

3 实验方法

3．1 核苷酸与氨基酸序列的分区

3．2 核苷酸的分区策略评价与选择

3．3 基于核苷酸与氨基酸序列的系统发育树的构建与评价

4 实验结果

4．1 核苷酸数据集的分区策略及其评价结果

4．2 核苷酸序列32个分区及每个分区的最佳模型

4．3 氨基酸序列13个分区及每个分区的最佳模型

4．4 系统发育树的重建及树拓扑的S-H检验结果

5 讨论

第四章 化石标定的验证

1 引言

2 工具软件

3 实验方法

3．1 用作标定的8个化石记录和1个地质事件

3．2 Near法验证化石标定年代的一致性

3．3 Marshall法验证化石标定年代的一致性以及标定上限的计算

4 实验结果

4．1 Near法化石标定年代一致性检测结果

4．2 Marshall法验证化石标定年代的一致性及标定上限计算结果

5 讨论

第五章 分歧时间的估算

1 引言

2 工具软件

3 实验方法

3．1 分子钟假设的检测

3．2 分歧时间估算与化石标定约束的选择

4 实验结果

4．1 分子钟检验结果

4．2 采用由节点78计算的不同的标定上限所得分歧时间估算结果的差异

4．3 采用6种不同的系统发育树估算的分歧时间结果异同

4．4 分歧时间估算结果

4．5 西太平洋和印度洋海底热液口十足目系统发育及其演化关系

5 讨论

结论

致谢

参考文献

附录一 常用试剂配制一览表

附录二 作者简历