武漢植物園在裸子植物葉綠體基因組學研究方面獲進展

2021-01-11 中國科學院

篦子三尖杉（Cephalotaxus oliveri）是我國特有珍稀瀕危植物，屬裸子植物三尖杉科（Cephalotaxaceae）三尖杉屬（Cephalotaxus）。它在三尖杉屬中的地位特殊，形態、解剖、胚胎發育、孢粉、核型及分子系統學的研究均支持將其獨立成篦子三尖杉組。

松杉類植物的葉綠體DNA因丟失了一個反向重複區而不具典型的四區結構。以往的研究認為，此反向重複區丟失現象是支持松杉綱為單系群的重要證據。但近來的研究指出，在松科和非松科裸子植物中發生的反向重複區丟失，可能屬進化上獨立的事件。因此，圍繞這一問題開展裸子植物的進化葉綠體基因組學研究具有重要意義。

中科院武漢植物園種群遺傳學學科組博士生易軒等人在王艇研究員指導下，基於對篦子三尖杉葉綠體DNA全序列的測定，對裸子植物葉綠體基因組的結構變異和進化動態進行了深入分析。他們在重建松杉類葉綠體基因組的基因排列順序形成過程時發現，由於葉綠體DNA存在異構現象，所以目前還無法確定松科和非松科植物丟失了相同的反向重複區。另外，還注意到在三尖杉屬葉綠體基因組中，重複序列、插入/缺失及鹼基替換的出現，它們之間存在顯著相關性；提示重複序列是引發插入/缺失和鹼基替換發生的重要因素。AccD讀框長度的急劇擴張也是因一個含有多個重複序列的大片段的插入而引起，這進一步佐證了重複序列對改變三尖杉屬葉綠體基因組結構的重要性。

該研究獲得國家自然科學基金、中科院知識創新工程項目的資助。中山大學蘇應娟教授課題組參加了部分工作。研究結果以The complete chloroplast genome sequence of Cephalotaxus oliveri (Cephalotaxaceae): evolutionary comparison of Cephalotaxus chloroplast DNAs and insights into the loss of inverted repeat copies in gymnosperms為題發表在國際期刊Genome Biology and Evolution。

論文連結

 

篦子三尖杉葉綠體基因組圖譜

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