Hệ thống phân loại DNA lạp thể: một cái nhìn tổng quan về các phương pháp và phân tích dữ liệu

American Journal of Botany - Tập 81 Số 9 - Trang 1205-1224 - 1994
Richard G. Olmstead1,2, Jeffrey D. Palmer1,2
1Department of Biology, Indiana University, Bloomington, Indiana 47405
2Department of EPO Biology University of Colorado Boulder, Colorado 80309

Tóm tắt

Lĩnh vực hệ thống phân loại phân tử thực vật đang mở rộng nhanh chóng, đi kèm với đó là sự xuất hiện của các phương pháp mới và cải tiến. Bài báo này tổng hợp những tiến bộ gần đây trong các phương pháp thí nghiệm và phân tích dữ liệu, ứng dụng cho bộ gen lạp thể. Việc lập bản đồ vị trí cắt của bộ gen lạp thể đã được sử dụng rộng rãi, nhưng bị hạn chế về mức độ phân loại mà nó có thể áp dụng. Các giới hạn trên (tức là, độ phân ly lớn nhất) của ứng dụng này đang được khám phá bằng cách lập bản đồ vùng đảo ngược của lạp thể, nơi mà tỷ lệ thay thế nucleotide khá thấp. Các giới hạn dưới của độ phân ly có thể nghiên cứu bằng vị trí cắt đang được kiểm tra bằng cách sử dụng các enzym cắt có vị trí nhận diện 4 base để phân tích các phần của bộ gen lạp thể được khuếch đại qua phản ứng chuỗi polymerase (PCR) có tốc độ tiến hóa nhanh. So sánh các trình tự DNA là lĩnh vực hệ thống phân loại phân tử đang có những tiến bộ lớn nhất. PCR và các phương pháp trực tiếp phân tích trình tự các sản phẩm PCR đã dẫn đến việc dữ liệu trình tự gia tăng mạnh mẽ. Về lý thuyết, bất kỳ mức độ phân ly nào đều có thể áp dụng cho các nghiên cứu trình tự so sánh. Trong thực tế, các nhà hệ thống phân loại thực vật đã tập trung vào hai trình tự tiến hóa chậm (rbcL và các gen rRNA). Các trình tự DNA tiến hóa nhanh hơn, bao gồm các gen lạp thể thay đổi nhanh chóng, các intron trong lạp thể, và các khoảng không gian giữa các gen, cũng như các phần không mã hóa của lặp ribosomal RNA hạt nhân, cũng đang được nghiên cứu cho mục đích so sánh. Những lợi thế và bất lợi tương đối của việc lập bản đồ vị trí cắt so sánh và phân tích trình tự DNA được đánh giá. Đối với cả hai phương pháp, phân tích dữ liệu thu được yêu cầu đủ mẫu phân loại và đặc điểm để đạt được ước lượng tốt nhất có thể về mối quan hệ phát sinh loài. Phân tích parsimony đặc biệt nhạy cảm với vấn đề lấy mẫu phân loại do sự cố gắng của các nhánh dài trên một cây. Tuy nhiên, các tập dữ liệu với nhiều loài có thể gây ra những khó khăn tính toán nghiêm trọng mà có thể dẫn đến việc không thể đạt được tối đa tính parsimony hoặc tìm ra tất cả các cây ngắn nhất.

Từ khóa

#hệ thống phân loại phân tử #bộ gen lạp thể #PCR #trình tự DNA #phân tích parsimony

Tài liệu tham khảo

10.2307/2399859

10.1007/978-1-4615-3276-7_16

Arnheim N., 1983, Evolution of genes and proteins, 38

10.1111/j.1558-5646.1990.tb03842.x

10.1073/pnas.88.4.1398

10.1146/annurev.ge.25.120191.000401

10.1007/978-1-4615-2381-9

10.1146/annurev.es.18.110187.002421

10.1073/pnas.87.14.5317

10.1038/344262a0

10.1016/1055-7903(92)90030-K

10.1002/j.1537-2197.1993.tb13792.x

10.1080/07352689209382325

10.1007/BF00942144

10.1002/j.1537-2197.1991.tb15747.x

10.1111/j.1558-5646.1988.tb02497.x

Brown W. M., 1985, Monographs in evolutionary biology: molecular evolutionary genetics, 95, 10.1007/978-1-4684-4988-4_2

10.1073/pnas.76.4.1967

10.2307/2419351

10.1007/BF02668360

Carothers A. M., 1989, Point mutation analysis in a mammalian gene: rapid preparation of total RNA, PCR amplification of cDNA and Taq sequencing by a novel method, BioTechniques, 7, 494

10.2307/1222975

10.1002/j.1537-2197.1989.tb15162.x

10.2307/2399846

10.1073/pnas.90.2.363

10.1017/S0016672300026112

10.1007/978-1-4615-3276-7_1

10.1002/j.1537-2197.1987.tb08604.x

Cronquist A., 1981, An integrated system of classification of flowering plants

Darwin C., 1859, The origin of species

10.2307/2419396

10.2307/2413342

10.1038/348337a0

10.1093/sysbio/42.3.368

10.1111/j.1558-5646.1989.tb02603.x

10.1111/j.1558-5646.1990.tb03828.x

10.1093/genetics/117.1.139

10.1146/annurev.es.20.110189.002243

10.2307/2399772

10.1007/978-1-4615-3276-7_15

Dowling T. E., 1990, Molecular systematics, 250

10.1111/j.1558-5646.1991.tb04390.x

10.2307/2399769

10.1007/978-1-4615-3276-7_2

10.2307/2419070

10.2307/1312046

10.2307/1221122

10.1007/s10592-005-9073-x

10.2307/2419406

10.1002/j.1537-2197.1990.tb14467.x

10.1002/j.1537-2197.1985.tb08395.x

10.2307/2399849

10.1093/nar/19.6.1349

10.2307/2412923

10.1111/j.1095-8312.1981.tb01847.x

10.1111/j.1558-5646.1985.tb00420.x

10.1146/annurev.ge.22.120188.002513

Frothingham R., 1992, UV absorption complicates PCR decontamination, BioTechniques, 13, 208

10.1002/j.1460-2075.1991.tb07859.x

10.2307/2419059

10.1038/344656a0

10.1007/978-1-349-20235-5_5

10.1007/978-1-4615-3276-7_4

10.1093/sysbio/42.2.182

10.1126/science.1736360

Hillis D. M., 1990, Molecular systematics

10.1007/BF02464880

Hoot S. B. A.Culham andP. R.Crane. In press.The utility ofatpB gene chloroplast DNA sequences in resolving phylogenetic relationships in the Lardizabalaceae including comparisons withrbcL and 18S ribosomal DNA sequences.Annals of the Missouri Botanical Garden..

10.1266/jjg.59.349

10.1073/pnas.86.23.9355

10.1111/j.1558-5646.1990.tb04314.x

Jansen R. K, 1991, Character weighting for phylogenetic analyses of restriction site data, American Journal of Botany, 78, 193

10.1073/pnas.84.16.5818

10.1007/BF00384619

10.1002/j.1537-2197.1988.tb13496.x

10.2307/2419718

Kaltenboeck B., 1992, Efficient production of singlestranded DNA as long as 2 kb for sequencing of PCR‐amplified DNA, BioTechniques, 12, 164

10.2307/2399779

10.2307/2992432

10.1016/B978-0-12-402960-6.50014-7

Knox E. B.In press.Homoplasy resolution and the phylogenetic analysis of restriction‐site data.Theoretical Population Biology..

Knox E. B., 1993, Chloroplast genome rearrangements and the evolution of giant lobelias from herbaceous ancestors, Molecular Biology and Evolution, 10, 414

10.1038/339237a0

Lake J. A., 1987, Rate‐independent technique for analysis of nucleic acid sequences: evolutionary parsimony, Molecular Biology and Evolution, 4, 167

10.2307/2418980

10.1111/j.1558-5646.1990.tb05207.x

10.1073/pnas.88.22.10119

10.1002/j.1537-2197.1992.tb13679.x

10.2307/2399681

10.1007/BF00937591

10.1016/0092-8674(83)90558-5

Loockerman L. A., Sampling the green world

10.2307/2992325

10.1093/sysbio/41.1.111

10.2307/2413134

10.2307/2419533

10.1007/BF02100679

10.1007/BF00171817

10.1016/0003-2697(89)90631-3

Miyamoto M. M., 1991, Phylogenetic analysis of DNA sequences, 10.1093/oso/9780195066982.001.0001

10.1016/0303-2647(92)90010-V

10.1146/annurev.es.18.110187.001413

Nei M., 1991, Phylogenetic analysis of DNA sequences, 90, 10.1093/oso/9780195066982.003.0006

10.1073/pnas.76.10.5269

10.1093/genetics/97.1.145

10.1146/annurev.pp.39.060188.002443

10.1007/BF00521276

10.1016/0022-2836(92)90708-R

10.1038/322572a0

10.2307/2418923

10.2307/2399855

Olmstead R. G., 1990, Biological approaches and evolutionary trends in plants, 110

10.2307/2399768

10.2307/2399773

Olmstead R. G. B.Bremer R. K.Jansen H. J.Michaels S. R.Downie H. J.Michaels K. M.Scott J. D.Palmer andJ. A.Sweere. In press.Combining data in phylogenetic systematics: an empirical approach using three molecular data sets in the Solanaceae.Systematic Biology..

10.1007/BF00028992

10.1101/SQB.1987.052.01.090

Olsen G. J., 1992, FastDNAml version 1.0.3

10.1007/BF02103134

10.1007/978-1-4684-4988-4_3

10.1016/0076-6879(86)18072-4

10.1086/284689

10.1016/0168-9525(90)90125-P

10.1007/978-3-7091-9138-5_3

10.1007/978-1-4615-3276-7_3

10.2307/2399279

10.1093/genetics/109.1.195

10.1073/pnas.84.3.769

10.1016/0092-8674(82)90170-2

10.1073/pnas.79.16.5006

10.1007/BF02100116

Penny D., 1991, Phylogenetic analysis of DNA sequences, 155, 10.1093/oso/9780195066982.003.0009

10.2307/2399852

10.2307/1222632

10.2307/2419357

10.1016/0305-1978(92)90067-N

10.1126/science.255.5052.1697

10.2307/2418973

10.1007/978-1-4615-3276-7_7

10.2307/2419526

Rieseberg L. H., 1991, Phylogenetic consequences of cytoplasmic gene flow in plants, Evolutionary Trends in Plants, 5, 65

10.1111/j.1558-5646.1988.tb04127.x

10.1086/284693

Ritland K., 1990, Molecular evolution, UCLA symposia on molecular and cellular biology, new series, 289

10.1073/pnas.81.24.8014

10.1126/science.2448875

Sambrook J., 1989, Molecular cloning: a laboratory manual, 2d ed

10.1111/j.1096-0031.1989.tb00559.x

10.1093/sysbio/41.1.4

10.1038/343027a0

10.1002/j.1537-2197.1989.tb15167.x

10.1086/284690

10.1002/j.1460-2075.1986.tb04464.x

10.2307/2419348

10.1073/pnas.87.12.4640

10.1007/978-1-4615-3276-7_6

Soltis P. S. andD. E.Soltis. In press.Plant molecular systematics: inferences of phylogeny and evolutionary processes.Evolutionary Biology..

10.1007/978-1-4615-3276-7

10.1007/BF00937800

Steele K. P., 1991, Assessing the reliability of 5S rRNA sequence data for phylogenetic analysis in green plants, Molecular Biology and Evolution, 8, 240

10.2307/2419717

10.1146/annurev.cb.05.110189.000411

10.1002/j.1537-2197.1993.tb15332.x

Swofford D. L., 1991, Phylogenetic analysis of DNA sequences, 295, 10.1093/oso/9780195066982.003.0014

Swofford D. L., 1993, PAUP: phylogenetic analysis using parsimony, version 3.1

Swofford D. L., 1990, Molecular systematics, 411

10.1111/j.1558-5646.1986.tb05748.x

10.1007/978-3-642-78568-9_19

10.1007/BF00317030

10.1007/BF00419727

10.1073/pnas.84.7.2097

10.2307/2419157

10.2307/2992297

10.1007/s00122-006-0273-7

10.2307/2419069

Wilson A. C., 1989, The hierarchy of life, 407

10.1002/j.1537-2197.1993.tb15241.x

Wolfe K. H., 1991, The photosynthetic apparatus: molecular biology and operation, vol. 7B, Cell culture and somatic cell genetics in plants, 467, 10.1016/B978-0-12-715010-9.50022-0

10.1073/pnas.84.24.9054

10.1073/pnas.89.22.10648

10.1016/0378-1119(88)90358-7

10.1016/S0959-437X(05)80116-9

10.1073/pnas.77.4.2158

Thông tin
Thông tin xuất bản

American Journal of Botany

Tập 81 Số 9

1205-1224

Thông tin tác giả