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武汉植物园完成我国两个特有的国家级保护植物——掌叶木和伞花木的叶绿体基因组解析

2022-01-10 | 来源:东非植物区系与分类学科组 杨家鑫| 【  

  掌叶木(Handeliodendron bodinieri)和伞花木(Eurycorymbus cavaleriei)是无患子科(Sapindaceae)植物,为我国特有,们分别所属的掌叶木属(Handeliodendron)和伞花木属(Eurycorymbus)是无患子科的单种属。2021年公布的《国家重点保护野生植物名录》中,掌叶木和伞花木均被列为国家II级保护植物。历史上,对无患子科的分类学处理长期存在争议,争议焦点主要在于无患子科的范围界定,即是否接受将传统七叶树科(Hippocastanaceae)和槭树科(Aceraceae)并入广义无患子科。2016年发表的基于分子系统学研究的APG被子植物系统,接受了将传统七叶树科与槭树科合并到无患子科之中,但关于掌叶木和伞花木在无患子科中的系统位置问题,一直未得到很好的解决,以往的相关研究大多只是基于几个少数的DNA片段,数据量偏少,所获得的结果支持率不够高。

  武汉植物园研究人员通过浅层基因组测序技术组装了掌叶木和伞花木的叶绿体基因组,其大小分别为151,271 bp158,690 bp,叶绿体基因组大小与以前报道的规律相符。从当前已经报道的数据来看,在无患子科内,七叶树亚科(Hippocastanoideae)和其他亚科相比,基因组数据通常偏小,即槭树属(Acer)、七叶树属、金钱槭属(Dipteronia)以及掌叶木属物种的叶绿体基因组大小普遍比其他属小,一定程度上反映了这些属具有较近的亲缘关系。该研究还检测到三个高变区(Ycf1ndhC-trnV-UACrpl32-trnL-UAG-ccsA),具有开发无患子科内DNA条形码的潜力。通过叶绿体基因组四分结构的边界比较分析显示,掌叶木的IR区呈现显著的收缩,而伞花木的明显扩张。该研究基于不同的数据集,如叶绿体全基因组序列、CDS、大单拷贝区、小单拷贝区以及IR区进行的系统分析表明,伞花木和车桑子(Dodonaea viscosa)互为姐妹类群,而掌叶木是由七叶树属组成的分支的姐妹群,掌叶木未嵌入其中,这些结果均得到强烈支持。研究结果进一步支持无患子科内四个亚科的划分方式。掌叶木和伞花木均为国家级保护植物,该研究报道的叶绿体基因组信息,开展针对这两种植物的种群遗传学研究和保护工作等提供重要的理论数据。 

  该研究成果以Comparative genomics and phylogenetic relationships of two endemic and endangered species (Handeliodendron bodinieri and Eurycorymbus cavaleriei) of two monotypic genera within Sapindales”为题发表在国际知名期刊BMC GENOMICS上。武汉植物园东非植物区系与分类学科组博士研究生杨家鑫为论文第一作者,本研究由武汉植物园胡光万研究员和贵州大学胡国雄副教授共同指导完成。研究工作得到国家科技基础资源调查项目(2019FY101800、国家自然科学基金(31970211)以及中国科学院中非联合研究中心(SAJC202101)的支持。 

  论文链接

1 掌叶木和伞花木的叶绿体基因组图谱


2 基于叶绿体全基因组序列构建的系统树

 
  附件
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