检索历史 清除

摘要银莲花族(Anemoneae)植物具有大型染色体(R type)、不开裂的瘦果和花瓣状的萼片，为毛茛科中一个较大的类群。中国分布的银莲花族包括银莲花属(Anemone)、白头翁属（Pulsatilla）、獐耳细辛属(Hepatica)、毛茛莲花属（Metanemone）、铁线莲属(Clematis)、锡兰莲属（Naravelia）和互叶铁线莲属(Archiclematis)。近年来的分子系统研究认为，银莲花族内互叶铁线莲属和锡兰莲属应被归到铁线莲属中，白头翁属应被归到银莲花属中，而对于獐耳细辛属系统位置的处理仍有争议。根据前人基于限制性位点研究，银莲花族中叶绿体基因组可能存在结构变异的情况。然而，目前为止关于该类群的叶绿体基因组学的详细研究尚未开展。<br>　　本研究首次报道了银莲花族八个物种的叶绿体基因组序列，包括银莲花属、白头翁属、獐耳细辛属、铁线莲属、锡兰莲属和互叶铁线莲属，其中白头翁属、獐耳细辛属和银莲花属为银莲花亚族(Anemoninae)，铁线莲属、锡兰莲属和互叶铁线莲属为铁线莲亚族(Clematidinae)，并且獐耳细辛属、锡兰莲属和互叶铁线莲属的叶绿体基因组序列为首次报道。本研究通过Illumina平台开展二代测序，获得的序列进行从头拼接(de novo assembly);对于拼接完成的叶绿体基因组序列开展了注释、可视化序列比对、共线性分析、DNA多态性分析以及SSR位点和repeats的识别与定位;对比了被子植物基部类群无油樟以及毛茛科其它属的叶绿体基因组结构;并基于叶绿体基因组编码区序列进行了银莲花族的系统发育重建。主要研究结果如下:<br>　　银莲花属的叶绿体基因组序列长度为162213bp，白头翁属为163669bp，獐耳细辛属为160283bp，互叶铁线莲属为159644bp，两广锡兰莲(Naravelia pilulifera)为159513，锡兰莲(Naravelia zeylanica)为159567bp，短尾铁线莲（Clematis brevicaudata）为159665，曲柄铁线莲（Clematis repens）为159783bp，所有序列的GC含量都在38％左右。银莲花族的八个物种各自都编码了112个基因，其中包括了79个蛋白编码基因、29个tRNA基因和四个rRNA基因。此外，银莲花族都是有25个基因分布在叶绿体基因组的反向重复区(IR)，大多数都是18个基因含有内含子，包括了六个tRNA以及12个蛋白编码基因，除了獐耳细辛属的rps16基因少了一个外显子。<br>　　通过与无油樟及毛茛科其它属叶绿体基因组序列，进行的可视化比对以及共线性分析，结合叶绿体基因组结构图谱的比较。研究发现了银莲花族植物特有的两种结构变异:一个是存在于大单拷贝区(LSC)的倒位和基因转移，其中银莲花族物种共有两个倒位（INV2和INV3），银莲花亚族特有一个倒位(INV1)，铁线莲亚族特有一个位置转移(TRA1);另一个是反向重复区平均扩张了约4.5kb，造成了rps19、rpl22、rps3、rpl16、rpl14、rps8和infA七个基因的基因复制，基因拷贝数变成了两个。上述结构变异可能是银莲花族的共有衍征，可以作为毛茛科系统发育研究中的新性状。<br>　　通过对本研究拼接的叶绿体基因组序列的repeat及SSR位点的识别与定位，研究发现，铁线莲亚族的重复序列总数一般在20对左右，银莲花亚族的数目相对较多在30对左右，其中白头翁属的数目最多，总数达到了50对。重复序列的长度大多数在30-60bp之间，少数重复序列可以达到90bp以上。重复序列大多发现于叶绿体基因组的基因间隔区，其中有五对重复序列为八个物种所共有。银莲花族SSR位点的总数在41-61之间，重复形式包括了单核苷酸重复至六核甘酸重复，其中最常见的为单核苷酸重复。SSR位点大多发现于叶绿体基因组的非编码区序列上。<br>　　基于叶绿体基因组编码区序列的系统发育重建，研究结果显示银莲花族构成了一个完全支持的单系分支，反映了该类群的完好的单系性。银莲花族内部又分为了两个完全支持的分支:银莲花亚族和铁线莲亚族。铁线莲亚族内互叶铁线莲属和锡兰莲属嵌入到了铁线莲属的分支内，支持将该两属归到铁线莲属中。而且铁线莲亚族的分支内，七个物种的分支长度都很短，说明物种之间的序列差异不大，在演化过程中可能经历了一个快速分化的过程。银莲花亚族内白头翁属和獐耳细辛属也表现出了与银莲花属很近的亲缘关系。几乎所有的分支都具有完全的支持率，说明了叶绿体基因组可以更好的解决属间系统发育关系。