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分子系統(tǒng)學(xué)與分子鑒定內(nèi)容什么是分子系統(tǒng)學(xué)什么是系統(tǒng)發(fā)育樹建樹方法如何建樹分類學(xué)與系統(tǒng)學(xué)分類學(xué)通常被分為
分類學(xué)(
taxonomy)和
分類學(xué)(
taxonomy)等不同階段。
分類學(xué):對(duì)于多樣性的生物進(jìn)行分類、描述,按照各類群生物的國(guó)際統(tǒng)一命名法規(guī)進(jìn)行不同等級(jí)和類群的命名
分類學(xué):通常也被稱之為系統(tǒng)學(xué),即將生物的分類群或分類單位按照生物演化順序排列成一定的系統(tǒng)系統(tǒng)學(xué)是研究各等級(jí)、各類群之間的演化關(guān)系,按照生物演化順序?qū)⑺鼈兣帕谐梢欢ǖ摹跋到y(tǒng)”(英文system,拉丁文systema)。系統(tǒng)發(fā)育樹AtreeisamathematicalstructurewhichrepresentsamodelofanactualevolutionaryhistoryofagroupofsequencesororganismsInotherwords,itisanevolutionaryhypothesisPhylogenetictreesTopologyofATreeAtreeconsistsofnodesconnectedbybranchesOneuniqueinternalnodeistherootofthetree:theancestorofallthesequencesInternalnodesrepresenthypotheticalancestorsTerminalnodesrepresentsequencesororganismsforwhichwehavedata.Eachistypicallycalleda“OperationalTaxonomicalUnit”orOTU.RelatedTermsTheingroupisthegroupactuallystudiedbytheinvestigator.Thatis,itisthegroupofinterest.Asistergroupisthetaxonthatisgenealogicallymostcloselyrelatedtotheingroup.Theancestorofthegroupcannotbeitssisterbecausetheancestorisamemberofthegroup.RelatedTermsAnoutgroupisanygroupusedinananalysisthatisnotincludedinthetaxonunderstudy.Itisusedforcomparativepurposes,usuallyinargumentsconcerningtherelativepolarityofapair(orseries)ofhomologouscharacters.Themostimportantoutgroupisthesistergroup,andconsiderablephylogeneticresearchmaybeneededtofindthesistergroup.Usuallymorethanoneoutgroupisneededinananalysis.RelatedTerms目前用蛋白質(zhì)和核酸序列進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系分析的方法有:距離法(DistanceMethods)其中鄰接法(NeighborJoining,NJ)最受歡迎最大簡(jiǎn)約法(MaximumParsimony,MP)最大似然法(MaximumLikelihood,ML)Bayesian法MethodsforConstructingPhylogenies用最大簡(jiǎn)約原則(MaximumParsimony,MP)來(lái)推斷最好的系統(tǒng)樹理論依據(jù):解釋一個(gè)過(guò)程的最好假說(shuō)應(yīng)是假設(shè)條件最少的假說(shuō)。因此,對(duì)于分子數(shù)據(jù)(DNA序列數(shù)據(jù)),該方法計(jì)算在最少的堿基替換條件下能夠解釋整個(gè)進(jìn)化過(guò)程的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(系統(tǒng)進(jìn)化樹)。簡(jiǎn)約原則在邏輯上的要求是在多種解釋中選取最簡(jiǎn)單的。在分析系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系時(shí),最簡(jiǎn)約的樹是對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)化途徑最短的解釋(即從祖先分類單元到現(xiàn)生單元性狀變化的數(shù)目最少)MethodsforConstructingPhylogeniesThestepsinvolvedincreatingaphylogenetictreefrommoleculardataare:IdentifyaproteinorDNAsequenceofinterestIdentifyothersequencesthatarerelatedtothesequenceofinterestandobtainelectronicfilesofthosesequencesAlignthesequencesUsingtheresultsofalignment,generateaphylogenetictreePrint(andperhapspublish)theresultsHowtoCreateaTree?
獲取相關(guān)基因序列數(shù)據(jù)DownloadfromGenBankSequencedbyinvestigator輸入/網(wǎng)址
Eurytomidae28SribosomalRNAgene
自行擴(kuò)增后獲得的新序列從研究的樣本直接提取DNA,擴(kuò)增測(cè)序,得到序列文件用Sequencher(版本3.1.1)、SeqScape或BioEdit軟件對(duì)測(cè)得的序列進(jìn)行校對(duì)和編輯,確保序列的準(zhǔn)確性保存成FASTA或純文本格式。獲取相關(guān)基因序列數(shù)據(jù)創(chuàng)建輸入文件
由GenBank下載的序列創(chuàng)建運(yùn)行MacClade軟件,在“File”菜單中選擇“NewFile”命令在“Taxa”下拉菜單“ImprotSequences”選擇子菜單“FASTAFile…”打開下載的序列文件batchseq.cgi將輸入的矩陣保存成NBRF格式(File下拉菜單中的子菜單“ExportFile”中的“NBRF…”選項(xiàng))創(chuàng)建輸入文件由自行擴(kuò)增的序列創(chuàng)建運(yùn)行MacClade軟件,在“Taxa”下拉菜單“ImportSequences”選擇“FilewithOnlySequence…”命令;然后逐條地輸入目的序列;將輸入的矩陣保存成NBRF格式(File下拉菜單中的子菜單“ExportFile”中的“NBRF…”選項(xiàng))。創(chuàng)建輸入文件Positionalhomolog(點(diǎn)同源)序列數(shù)據(jù)首先必需進(jìn)行比對(duì),以便能夠?qū)ν次稽c(diǎn)(比較的單位)進(jìn)行比較和分析目前應(yīng)用得最多的關(guān)于序列排序的軟件是ClustalX1.81
序列的比對(duì)(Alignment)利用ClustalX軟件進(jìn)行序列比對(duì)
用ClustalX軟件打開以上保存的NBRF格式的文件,進(jìn)行多序列的比對(duì)(Multiplealignment)。在“Alignment”菜單的下拉菜單“AlingmentParameters”中選擇“MultipleAlignmentParameter”進(jìn)行多序列比對(duì)的參數(shù)設(shè)置。參數(shù)設(shè)置是GapOpening=10,GapExtension=0.2利用ClustalX軟件進(jìn)行序列比對(duì)在“Alignment”下拉菜單“OutputFormatOptions”中選中“NEXUSformat”選項(xiàng);然后做“DoCompleteAlignment”比對(duì)后,用MacClade4.0軟件打開排序后產(chǎn)生的“.nxs”文件。手工校對(duì)排序的結(jié)果,并刪除那些難以比對(duì)的高變區(qū)(hypervariableregions)Swofford等(1996)認(rèn)為排除這些區(qū)域,可以提高系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系結(jié)果的可靠性。利用ClustalX軟件進(jìn)行序列比對(duì)系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系分析調(diào)用目的文件:運(yùn)行PAUP軟件;在“File”下拉菜單中選擇“Open”命令,找到從ClustalX排序后產(chǎn)生的“.nxs”文件;點(diǎn)擊“Execute”命令排除非信息位點(diǎn):選中“Data”下拉菜單中的“Include-ExcludeCharacters”選項(xiàng),排除“uninf”位點(diǎn)選擇分析原則及搜索最佳樹的參數(shù)設(shè)置:在“Analysis”菜單中選中“Parsimony”;然后進(jìn)行“Heuristic”搜索;其參數(shù)設(shè)置是:GeneralSearchOptions=BesttreesonlyStartingtreesforbranch-swapping=GetbystepwiseStepwise-AdditonOptions=random,#reps=1000Swappingalgorithm=TBR系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系分析
合意樹:在“Trees”菜單中,點(diǎn)擊“ComputeConsensus…”,選中“Strict”,點(diǎn)擊“OK”,獲取嚴(yán)格的合意樹。系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系分析
系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系分析賦根:在“Options”的下拉菜單中選中“Rooting”,為樹賦根;有兩種方案,①是Outgrouprooting;②是Midpointrooting系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系分析輸出樹:在“Trees”下拉菜單中選擇“Printtrees…”以打印樹。參數(shù)設(shè)置如下:Plottype=RectangularCladogramLinewidth=1.5Font=HelveticaSize=14Styles=Bold&Italic。評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性
在得到樹(或樹集)后,必需做的是評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性。主要有Bootstrapping方法。Bootstrapping(Felsenstein,1985)用于評(píng)價(jià)系統(tǒng)樹各節(jié)點(diǎn)的支持率,通常支持率在90%以上是最可信的。在測(cè)試中共重復(fù)1000次。選中Bootstrap;Numberofreplicates=1000Typeofsearch=FullheuristicConsensustreeoptions=Retaingroupswithfrequency>50%評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性
評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性點(diǎn)擊Continue;在HeuristicSearch的Stepwise-AdditionOptions中的random的#reps的值改為1000;點(diǎn)擊Search運(yùn)算結(jié)束后,點(diǎn)擊Trees下拉菜單中的PrintBootstrapConsensus以打印結(jié)果ParsimonyTreebasedonITSsequenceT.songshanenseT.songshanenseT.taiyuanenseT.songshanenseSoftwares
紅火蟻(Solenopsisinvicta)
分子檢測(cè)技術(shù)研究
中國(guó)檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院研究背景研究目的材料和方法結(jié)果分析與討論研究背景分類地位膜翅目(Hymenoptera)蟻科(Formicidae)家蟻亞科(Myrmicinae)火蟻屬(Solenopsis)
研究背景分布國(guó)外:巴西、阿根廷、安提瓜和巴布達(dá)、特立尼和多巴哥、波多黎各、巴哈馬群島、特克斯和凱科斯群島、英屬維爾京群島、美屬維京群島、美國(guó)、澳大利亞、新西蘭、馬來(lái)西亞國(guó)內(nèi):中國(guó)臺(tái)灣省、香港、澳門和廣東省吳川等預(yù)測(cè)分布圖中國(guó)預(yù)測(cè)分布圖研究背景形態(tài)方面單家蟻屬(Monomorium)、大頭家蟻屬(Pheidole)、擬大頭家蟻屬(Pheidologeton)、熱帶火蟻(Solenopsisinvicta)黑火蟻S.richteri相似。尤其是幼蟲和卵更難區(qū)分。分子方面紅火蟻Solenopsisinvicta,黑火蟻S.richteri,熱帶火蟻S.geminata和
S.quinquecuspis四個(gè)種
研究背景危害經(jīng)濟(jì)危害農(nóng)作物,電力設(shè)備等社會(huì)人類健康生態(tài)環(huán)境降低生物多樣性研究目的紅火蟻的分子檢測(cè)技術(shù)研究篩選引物與探針,建立紅火蟻不同蟲態(tài)卵、幼蟲、成蟲快速、準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)熒光PCR分子檢測(cè)體系,為口岸快速查驗(yàn)和大通關(guān)提供有力的技術(shù)支持。
材料與方法確定紅火蟻主要分布的地區(qū)及要采樣的地點(diǎn);獲取紅火蟻不同地理種群標(biāo)本;篩選并優(yōu)化紅火蟻分子檢測(cè)探針。技術(shù)路線國(guó)內(nèi)標(biāo)本收集標(biāo)本國(guó)外標(biāo)本序列比對(duì)基因測(cè)序DNA提取擴(kuò)增構(gòu)建紅火蟻分子檢測(cè)技術(shù)體系篩選分子檢測(cè)引物與探針GenBank材料與方法樣品總共選取紅火蟻5個(gè)種群和熱帶火蟻1個(gè)種群為研究對(duì)象。只選取采自同一地點(diǎn),至少有兩個(gè)個(gè)體(卵、幼蟲、成蟲)的同種標(biāo)本提取基因組DNA。其中一頭標(biāo)本用于分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn),其余的作為形態(tài)鑒定參考(voucherspecies)。標(biāo)本號(hào)種類采集地1Solenopsisinvicta深圳公明廣記花場(chǎng)2Solenopsisinvicta深圳光明農(nóng)場(chǎng)3Solenopsisinvicta珠海斗門白蕉鎮(zhèn)4Solenopsisinvicta珠?;貧w公園5Solenopsisgeminata廣西北海6Solenopsisinvicta廣東吳川材料與方法提取基因組DNA采用Wizard方法(Promega)提取基因組DNA,可成功提取卵、幼蟲、成蟲單個(gè)個(gè)體的基因組DNA。標(biāo)本最初保存在濃度為100%的酒精中;隨后轉(zhuǎn)至70%的酒精中長(zhǎng)期保存。材料與方法設(shè)計(jì)引物與探針GenBank發(fā)表火蟻屬(Solenopsis)的COI基因序列有102條,分別屬于Solenopsisinvicta,S.richteri,S.geminata和S.quinquecuspis四
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