用于构建生物系统发育树的古DNA序列

主要综述了古 DNA研究进展以及结合古 DNA序列和基因库中的数据构建系统发育树。这些研究能解决许多有关演化生物学、考古学、人类演化及迁移、动植物的家养和驯化过程及早期农业的发展、考古点的动植物残骸的精确鉴定及地质演化等问题。另外 ,还列举了一些重要的实例     

沉积植物古DNA技术在古植被重建中的应用

近些年基因测序技术的大量应用为沉积物中植物古DNA的分析提供了技术支撑,将古植被重建的技术发展到了分子层面。国内外相关研究表明,来源于沉积体系中的沉积植物古DNA（Sediment plant ancient DNA, aDNA）可作为古植被重建的有效工具。从技术基础理论、文献计量统计、发展应用及实验操作几个方面对沉积植物aDNA技术进行了全面的介绍。沉积aDNA技术在植物群落分析上是一个新的补充方法,它可以提供更高的分辨率以及更精确的丰度估算,然而在实验体系及数据库方面还需要不断完善成熟,其在未来将成为古植被重建重要的辅助技术手段。     

寒区环境中的古DNA分子

寒区埋藏环境常年处于负温条件下,土壤冻结或冰的形成过程产生封闭作用,可以隔离造成埋藏生物遗体同DNA氧化分解的氧气之间的接触.由于液态水含量极大地减少和冰胶结作用,使得主要依赖于液态水而发生的生物大分子的化学分解以及生物降解反应作用减慢,有机体没有成岩过程中降解以及水解作用,从而使古DNA分子可以得到较好的保存.目前绝大多数关于古DNA研究的重要成果所使用生物材料均来自寒区环境,最为引人注目的有关猛犸象、棕熊和企鹅化石古DNA的研究.这些研究分别从个体、种群和同一种群在不同时间尺度上描绘了它们与现代生物种之间的亲缘关系、过去发生的生物迁移和空间隔离以及特定生物分子水平上的时间演化.从目前来看,大量的生物标本很好地保存在那里,以至于单一考贝基因都可以获得,因此是获取古DNA并获得相应遗传信息的理想地区.     

古环境DNA与环境考古

古环境DNA（ancient environmental DNA,简称ancient eDNA）指保存于古环境样品中的生物古DNA（ancient DNA,简称aDNA）。与直接从古代生物遗存内获取的单一物种古DNA不同,古环境DNA为多种生物的混合DNA,常常以小片段DNA分子形式吸附在腐殖质和矿物颗粒上,主要从粪化石、牙结石、肠道残留物、冰川、冻土、泥炭、湖泊、海洋、洞穴和遗址沉积物等环境样品中获得。古环境DNA研究自1998年开始兴起,经历了早期的DNA条形码（DNA barcoding）古代物种鉴定,到DNA宏条形码（DNA metabarcoding）古代生物类群恢复,再到近期的鸟枪法宏基因组（shotgun metagenomic）古生态系统重建等发展历程,目前已形成了完善的研究体系,可以完成对古环境样品中大部分动物、植物和微生物物种的检测。相比于传统的动植物化石形态鉴定手段,古环境DNA研究具有样品用量少、方法简单快捷、不依赖于化石、一次实验可以确定大量物种信息等优势。目前,国际上的古环境DNA研究在古生态环境重建、古代农业发展、古代人类食性、人类扩散历史和人类活动对环境影响等环境考古领域的应用都取得了良好的进展并发表了大量成果,但国内相关研究还少有报道。本文综述了古环境DNA技术的发展、研究方法、应用方向及存在的问题等内容,认为随着古环境DNA研究技术的日趋完善,其在环境考古学中的应用前景也将更加广阔。

     

右江盆地层序充填序列与古特提斯海再造

首次识别出5个级别的层序界面及相应的沉积层序,以不同级别的层序界面作为划分相应级别层序的重要标志,不同级别的层序反映不同地质事件和动力转化过程。将5个级别的沉积层序作为板间、板缘、板内构造过程的地层记录,反映了沉积盆地类型、性质及演化过程,并与沉积盆地之间存在不同级别的耦合效应:超级层序相当于沉积盆地域的地层记录;Ⅰ级层序对应于一个成因盆地的地层记录;Ⅱ级层序反映沉积盆地的构造阶段或构造沉积幕;准Ⅱ级层序揭示盆地构造期或沉积幕;Ⅲ级层序相当于盆地充填韵律;Ⅳ级、Ⅴ级层序分别相当于盆地充填体系域和冲填体系。研究表明,右江古特提斯海演化经历了陆内裂陷海、陆缘裂谷海、孤后裂谷海和残余海前陆盆地4个发展阶段。     

中国古喀斯特发育时期及其形成的古地理环境

中国古喀斯特的形成受大地构造演化和古地理位置的控制，本文结合中国地壳运动的特点，概述中国各地质历史时期发育的古喀斯特。并根据古地磁资料所恢复的古地理位置及所保留的喀斯形态组合等，讨论了古环境。根据大地构造的演化，中国地质历史上发育的古喀斯特，可划分为５个主要时期，即元古代喀斯特发育时期，早古生代喀斯特发育时期，晚古生长喀斯特发育时期，中生代喀斯特发时期和第三纪喀斯特发育时期。根据古地磁资料所恢复的     

沉积物中古DNA在古生态、古环境和古气候研究中的应用

随着分子生物学技术的发展,DNA技术的应用逐渐从生物学研究拓展到进化、环境和气候变化等研究领域。因为DNA容易受到水解、氧化、紫外辐射、酶解等过程的破坏,所以人们认为DNA很容易降解,保存时间不长,但是近年来的研究成果显示,古生物和古人类的化石或骨骼、冻土、湖泊海洋沉积物等样品中包含已保存数千年甚至长达数百万年以来的古DNA。古DNA作为重要的信息载体,可以诠释人类、动植物和微生物进化和迁移过程及它们对环境和气候变化的响应。反过来,古DNA在古环境、古气候重建方面也起着重要作用,沉积物样品的古DNA往往保存了历史时期的水体和水体周围环境以及气候变化等信息。通过对沉积物中古DNA的研究,可以获得历史时期的水生生物(包括藻类、水生动植物等)的群落演化,和水体周围岸基生活的动植物群落(植物落叶、动物毛发冲带到水体并沉积下来)演替,进而反演水体和水体周围气候环境以及气候变化信息。通过研究古人类和动物化石中保存的DNA,可以探讨人类的迁徙和进化过程,溯源家畜的驯化历史。本文将介绍环境古DNA的保存和可靠性评价,重点探讨古DNA在古生态以及古环境、古气候重建研究中的优势及应用,并展望古DNA在生物进化和环境研究等领域的应用前景。     

仰韶文化人类遗骸古DNA的初步研究

近20年来, 古DNA研究技术和方法已迅猛发展.目前从古人类残骸中获取DNA序列, 进而讨论人类的演化、亲缘关系和迁移成为分子人类学的一个重要方向.本研究对采自陕西临潼仰韶文化6 000多年前的姜寨遗址第一期和第二期文化层中的古人类残骸进行古DNA提取、扩增和测序, 获得了169 bp的线粒体高变控制区Ⅰ的古DNA片段, 与现代西安人同源性序列有2个位点的突变.另外, 通过在不同实验室进行重复性实验和系统发育分析等方法详细地论证了所获得的DNA序列的可靠性.在所研究的6个姜寨遗址样品中有3个样品获得古DNA序列, 古DNA的提取成功率为50%, 高于一般的古DNA研究材料的提取率, 说明姜寨遗址的人类残骸是研究古DNA的理想材料, 为今后从分子水平上研究姜寨遗址及其他同地区仰韶文化遗址的古人类墓葬及中国古人类分子演化关系奠定了基础.      

面向古生物学家的DNA序列：来自古老分子的新挑战

分子古生物是近年来迅猛发展起来的介于传统古生物学、分子生物学和有机地球化学之间的一门新兴边缘学科，是目前世界上古生物学领域的一个前沿阵地，分子古生物学研究不仅可以使人们以分子水平上认识，解决演化生物学问题，而且可以广泛应用于第四纪地质，能源科学，高分辨率地层学，考古学，环境科学，法医学等诸多领域。本文重点介绍了如何利用现代和化石ＤＮＡ资料，去研究演化生物学的问题，并简易，通俗地介绍了这一研究领域的     

新疆巴里坤湖十五万年来古水文演化序列

通过巴里坤湖钻孔岩芯沉积相分析、年代学测定、粒度分析、碳酸盐及其稳定同位素测定、孢粉分析等综合研究,建立了巴里坤湖沉积岩芯剖面十五万年来的时间序列、湖水位变化的古水文演化序列,分辨出十五万年来经历的高湖面阶段和低湖面阶段。低湖面阶段对应于冰期阶段,在冰期时,降水主要积累于山地,进入湖泊的水量较少,湖水位降低;高湖面阶段对应于间冰期的到来,山地冰川融化,湖水位迅速上升,但很快达到新的平衡,水位保持稳定。     

陕西关中晚更新世黄土—古土壤序列特征及其记录的古环境变迁

陕西关中盆地的泾阳南塬和西安东郊席王晚更新世黄土剖面底部的Ｓ１古生境是由４层古土壤及与其相间的两层古土壤构成。这是目前发现的黄土高原晚更新世黄土，古土壤序列保存较好的剖面。两剖面的地层结构，磁化率曲线和地球化学组分反映出了１２个温湿，冷干气候变化阶段可以归纳为６个气候变化旋回。     

古鄱阳湖中生代盆地充填序列和演化特征

古鄱阳湖中生代盆地的研究表明,该盆地并不是简单的白垩纪盆地,而是历经多次构造旋回的复杂盆地.盆地多次成生、萎缩、上升,均是燕山运动的结果.     

松潘-甘孜造山带东部猛古岩体元素地球化学特征及锆石U-Pb年龄北大核心CSCD

为探讨松潘-甘孜造山带东部猛古岩体的源区性质和成因及其形成的构造环境,对该岩体花岗岩进行了主、微量元素和锆石U-Pb年龄测试。结果显示,猛古岩体花岗岩的SiO2(69.69%~75.99%)、K2 O(3.55%~5.00%)和全碱含量(K2 O+Na2 O为7.47%~9.65%)均较高,显示二长花岗岩的特征;其Ba、Rb、Sr等元素含量较高;Cr、Ni和V等元素含量变化较大,与SiO2含量呈负相关关系,Hf和Ti明显负异常,且几个不相容元素比值变化较大(Zr/Sm为11.92~30.81,Nb/La为0.21~1.15),表明岩浆来源为壳源;稀土元素分馏明显,有明显的负Eu异常。两组LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为(200.3±1.3)Ma和(192.4±1.6)Ma,属早侏罗世,与周边花岗岩年龄相近(200 Ma左右)但源区深度不尽相同,猛古花岗岩应属后碰撞造山期下地壳部分熔融的产物。     

辽宁海城小孤山披毛犀化石的古DNA分析

从采自辽宁省海城县小孤山晚更新世披毛犀化石样品中成功地获得了1 080 bp细胞色素b基因序列,调用Genbank中已发表的披毛犀序列及5种现生犀牛的同源序列,以马作为外类群,采用邻接法(NJ法)和最大似然法(ME法)构建系统发育树,结果均显示披毛犀与现生苏门答腊犀亲缘关系最近,且辽宁省海城县小孤山样品处于披毛犀分支的根部;对披毛犀样品进行基因分异度分析结果表明,小孤山的披毛犀样品具有较高的基因分异度,为探讨披毛犀的起源、迁徙及演化等问题提供了重要的分子依据.     

中国石炭纪的岩相-古地理和古构造特征

以新的石炭纪地质年表为时间坐标,概述了中国石炭纪各期的岩相—古地理特征及其演变规律:石炭纪为一海浸时期,新村期(C_2~1)和上司期(C_2~2)是其中两个地壳运动比较活跃的阶段,根据古生物地理学、古气候学和古地磁学等方面的资料,揭示了中国和东亚地区石炭纪的古构造格局及其变化历程。     

中国东北区古生代构造古地理格局

根据地层,沉积岩相古地理及古地磁等资料综合分析,认为中国东北区古生代存在着额尔古纳－兴安、松嫩、佳木斯－兴凯等中,小板块群。其中,松嫩微板块和佳木斯－兴凯微板块于早古生代末沿牡丹江断裂拼合;额尔古纳－兴安微板块和松嫩－佳木斯－兴凯微板块于中晚泥盆世沿多宝山伊尔施一线拼合,至此形成统一的黑龙江板块。石炭二叠纪在黑龙江板块与华北板块之间为古亚洲洋的南支,中晚二叠世南北陆－陆对接,而陆内俯冲碰撞造山过程     

中国南方古大陆研究进展与问题评述

纵观近年来中国南方中新元古代古大陆研究的现状与进展,取得的成果主要体现在以下两个方面:（1）与华南古大陆演化有关的新元古代裂谷作用研究、冰川沉积事件研究、板溪群地层划分对比等取得了一系列重要成果;（2）与古大陆演化有关的火山—岩浆事件及其岩石地球化学研究、同位素地球化学研究及年代学研究等获得了一系列新的数据与新的认识。针对目前华南古大陆研究中存在的主要问题,特别是晋宁—四堡不整合面之上“楔状地层”的划分对比问题、沉积演化及其大地构造背景问题,不整合面之下变质岩系的时代归属及沉积盆地性质问题等,作者开展了较详细的讨论,试图引起国内外同行的重视,以期达到抛砖引玉之目的。     

广西北海近岸海域4200a以来古盐度时间序列分析

全新世以来的环境演化历程及未来环境演化趋势是当今全球变化研究的热点。海水古盐度作为反映古环境的一个重要指标,在古环境反演中起着重要作用。基于广西北海近岸海域BBWZK8沉积柱的地球化学和年代学分析,运用ARIMA时间序列模型对沉积物中反映古盐度的重要地球化学指标——w(Sr)/w(Ba)比值的变化特征进行了拟合和预测。研究结果表明,ARIMA(1,1,0)模型可以较好地拟合4 200 a以来沉积物中w(Sr)/w(Ba)比值的演化规律,模型的拟合曲线与过去环境演化历程基本吻合,也与前人的研究成果有着较好的一致性;预测结果显示,在未来400 a中北海近岸海域沉积物中的w(Sr)/w(Ba)仍呈逐渐降低的趋势(即海水的盐度将持续增大),但相对于以往的变化幅度(过去1 200 a),其降低的趋势明显放缓,据此可推测在今后一段时间内,区域气候将保持缓慢干旱的态势。     

塔里木盆地巴楚–麦盖提地区寒武纪沉积序列与古地理演化

塔里木盆地巴楚–麦盖提地区（巴麦地区）是重要的含油气地区。基于最新的钻井和地震资料,本文将该地区寒武系划分为13个三级层序,同时,总结了三级层序界面及层序内部特征,对层序格架下的沉积序列及各时期的岩相古地理进行了精细刻画,并且提出,巴麦地区经历了从碳酸盐缓坡到镶边碳酸盐台地的演化过程。通过对巴楚隆起上的钻井、测井资料和地震相应特征的研究,对缺乏钻井等实物资料的麦盖提斜坡地区沉积环境进行了合理的推测,最终以组为单位编制了岩相古地理图。研究结果显示,塔里木盆地巴楚–麦盖提地区在寒武纪的沉积演化中（SQ1-SQ13）经历了两次大规模海侵,形成寒武系盐下良好的生储盖组合,其中,麦盖提地区是塔里木盆地西南部寒武系勘探领域形成大型油气藏的最有利区带,具有良好的勘探前景。

     

河北秦皇岛灵仙洞斑鬣狗化石的古DNA初步分析

鬣狗科动物曾是一个数量十分可观的群体,在5百万年前曾达到演化的鼎盛时期,留下已鉴定化石种100余种.现生的鬣狗科动物仅有4种,仅分布在亚洲和非洲部分地区.由于该科动物演化至今种类剧减、分布区退缩,部分化石种与现生种的谱系演化关系尚不明确,因此成为古生物学家和进化生物学家关注的生物类群之一.采用现代分子生物学方法,提取扩增河北秦皇岛灵仙洞中鬣狗类化石的线粒体基因组古DNA片段,通过与基因库中已有鬣狗科动物各属种同源序列的对比分析,从分子水平确定该化石为斑鬣狗化石;基于古DNA序列数据构建的系统进化树显示,该地的斑鬣狗个体与我国东北地区及俄罗斯的化石斑鬣狗具有较近的亲缘关系,而与西欧洞穴鬣狗及非洲现生斑鬣狗亲缘关系较远,显示出斑鬣狗演化的分子地理谱系.