5种黄精属植物叶绿体基因组从头组装及系统发育研究
De Novo Assembly and Phylogenetic Study of Chloroplast Genomes of Five Species of Genus Polygonatum
摘要目的 使用混合组装技术对采集的5种黄精属植物叶绿体基因组进行组装,利用比较基因组方法分析其种内及种间差异,探究其密码子使用模式及影响因素,并解析黄精属的系统发育关系.方法 本研究使用Unicycler软件混合组装5种黄精属植物的叶绿体基因组.通过序列比对、共线性分析、边界分析等方法评价这5种黄精属植物的种间差异,利用核苷酸多态性分析发掘其及近缘物种的高变异位点,预测不同长重复序列及SSRs的分布情况,随后分析黄精密码子使用偏性,最后与其余47种黄精属及其近缘物种的编码序列构建系统发育树探究本研究的系统发育关系.结果 ①5种黄精属植物组装得到155 408-155 623 bp的叶绿体基因组,共注释132-133个基因,并检测出369个长重复序列和1553个简单重复序列.②8种黄精属植物叶绿体基因组在IRs边界的收缩与扩张不明显,个别位于LSC-IRs-SSC边界的基因如ndhF基因和ycf1基因的大小和分布存在细微差异,8种黄精植物未出现种间或种内重排现象.③8种黄精叶绿体基因组高变异区主要位于两个单拷贝区,重复拷贝区相对保守,编码区相对于非编码区更加保守,高核苷酸多态性位点rps16-trnQ、trnS-trnG、trnTUGU-trnL、ndhF-rpl32和rpl32-trnL均位于单拷贝区且大多为基因间隔区.④密码子偏好性结果表明,5种黄精属植物密码子偏好性相似且主要受选择压力影响,密码子的第三位碱基起主导作用且主要是以A/U结尾.RSCU聚类热图显示PK和PZ、PCB和PS具有较近的亲缘关系;⑤系统发育关系树将52种黄精属植物及其近缘物种分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五支,PS、PK、PCB、PCZ和PZ被分到第Ⅳ、Ⅴ支中,其中PK和PZ的亲缘关系最近,PCZ的亲缘关系相对其他4个较远,被单独分到第Ⅴ支中.结论 本研究对黄精属药用植物的系统发育研究和分子标记开发等工作提供了参考依据.
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