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武汉植物园完成苦苣苔科植物叶绿体基因组比较研究

2020-06-19 | 来源:东非植物区系与分类学科组 杨家鑫| 【  

      Streptocarpus ionanthus是海角苣苔属(Streptocarpus)物种,隶属于苦苣苔科(Gesneriaceae),为肯尼亚和坦桑尼亚特有植物,具有很高的观赏价值。该物种被分为9个亚种,通过亚种之间杂交,产生花色各异的品种,在美洲和欧洲市场广受欢迎。 Str. ionanthusSaintpaulia组中唯一生长在密林之外,受人为影响较严重的生境中的物种,导致种群数量逐渐下降,根据国际自然保护联盟(ICUN)濒危物种红色名录,该类群的Str. ionanthus subsp. rupicolaStr. ionanthus subsp. velutinusStr. ionanthus subsp. grandifoliusStr. ionanthus subsp. orbicularis等处于濒危状态。前人对海角苣苔属系统进化的研究中,利用核基因片段序列和叶绿体基因片段序列的一些研究,虽然取得了一些进展,但对于较低等级分类单元的分类处理上存在的问题,仍然没有得到很好的解决。 

    当前,在海角苣苔属Saintpaulia组中仅有一个叶绿体基因组数据被报道,未见到该组中Str. ionanthus的基因组数据信息,武汉植物园博士研究生Cornelius Mulili Kyalo对收集于坦桑尼亚和肯尼亚的Str. ionanthus的五个亚种进行了叶绿体全基因组测序,分别为Str. ionanthus subsp. rupicolaStr. ionanthus subsp. velutinusStr. ionanthus subsp. grandifoliusStr. ionanthus subsp. orbicularisStr. ionanthus subsp. grotei,其基因组大小从153,208 bpStr. ionanthus subsp. grandifolius)到 153,377 bpStr. ionanthus subsp. orbicularis),均编码115个基因。该研究与Saintpaulia组已报道的Str. teitensis进行比较结果显示,基因的排列顺序,基因组结构均表现出高度保守性,在四分结构中,IR区更为保守(图 1)。研究通过IR边界,以及序列上的微卫星(图 2)等方面的比较,均表现出叶绿体基因组的保守性。

  该研究从基因编码区和基因间区,筛选出了五个可变区(psbMrps3atpF-atpHpsbC-psbZpsaA-ycf 3),和五个具有大量多态性位点的基因(rps16rpoC2rpoBycf 1ndhA),为进一步应用在系统发育研究中提供数据。该研究基于全基因组序列,蛋白编码基因以及基因间区,利用最大似然法和贝叶斯推断重建了物种的系统发育树(图 3),在三个系统树中,基于有限的序列数据,五个亚种之间并未很好的分离,且分辨率仍不够高,这与之前的研究结果较为相似。但该研究报道的Str. ionanthus个亚种叶绿体基因组数据,为今后阐明其系统发育关系提供了重要的序列资源,相关的进一步研究正在进行中。  

  研究成果以“The First Glimpse of Streptocarpus ionanthus (Gesneriaceae) Phylogenomics: Analysis of Five Subspecies’Chloroplast Genomes”为题,近期在线发表于国际学术期刊《Plants》上。 

  论文链接:https://www.mdpi.com/2223-7747/9/4/456 

 

  1 基因组结构重排分析 

  2 微卫星比较分析 

 

3 基于叶绿体全基因组、蛋白编码基于以及基因间区ML树和BI 

 

 
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