换一批
换一批阴地蕨属药用植物光合作用关键酶RuBisCO的核质协同进化研究
The Cytonuclear Coordination Study of the Key Photosynthesis Enzyme RuBisCO in Botrychium Species
摘要目的 为深入探究药用阴地蕨属植物的系统发育关系、分子鉴定方法和光合作用关键酶RuBisCO的进化规律,采集阴地蕨(Botrychium ternatum(Thunb.)Sw.)和蕨萁(Botrychium virginianum(L.)Sw.)开展序列测定和数据挖掘.方法 本研究结合二代短读长和三代长读长数据完整测定并混合组装了阴地蕨和蕨萁的叶绿体基因组.利用组装结果、GenBank库和SRA库中的公开数据,提取叶绿体基因组编码区和核基因rbcS编码区分别重建了18种蕨类植物的系统发育关系.随后开展光合作用关键酶RuBisCO大小亚基编码序列rbcL和rbcS的适应性进化及共进化分析.结果 两种叶绿体基因组全长分别为139063 bp(NC_060644)和139372 bp(OR609363),物种之间有很高的共线性关系,物种内的反向重复区的共线性显著;分别蕴含着92个和78个cpSSR位点,具备作为分子标记的潜力.叶绿体基因组组装结果中的rbcL基因与转录组测序结果重建所得rbcS基因共进化分析表明:①蕨类植物中rbcL与rbcS基因存在显著的共进化网络;②RBCL、RBCS亚基中存在受到正选择的位点;③其中来自RBCL的位点11与RBCS的位点106既存在正选择又显示共进化,揭示蕨类植物的RuBisCO酶存在来自叶绿体基因组和核基因组的协同进化.结论 本研究为药用阴地蕨属植物及近缘物种系统发育关系和分子鉴定提供了理论依据和数据支持,还为探索阴地蕨属植物RuBisCO酶的适应性进化与共进化提供了新视角,诠释了蕨类植物在长期适应地球环境变化中的细胞器与细胞核相互协同的进化规律.
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关键词
RuBisCO酶阴地蕨属叶绿体基因组rbcS基因共进化分析RuBisCO enzymeGenus BotrychiumChloroplast genomerbcS geneCo-evolutionary analysis
分类号
R282.71
栏目名称
专题讨论一:楚药资源评价与多组学研究
DOI
10.11842/wst.20240302003
发布时间
2025-02-25
基金项目
国家自然科学基金
刘合钢全国名老中医药专家传承工作室建设项目
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