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      木蘭類植物葉綠體基因組結(jié)構(gòu)變異規(guī)律研究取得進展

      發(fā)布時間:2017-09-14
      來源:科技外事處

        木蘭類植物全世界有近萬種,以木本植物為主,被子植物中的第三大類群,在克朗奎斯特分類法被視為雙子葉植物中比較原始的類群。然而,這一類群的遺傳學(xué)與基因組學(xué)研究背景相當(dāng)薄弱,目前還沒有全基因組測序的代表物種。近日,版納植物園綜合保護中心生物多樣性研究組的宋鈺等系統(tǒng)地完成了對這一類群各分支代表物種葉綠體的比較基因組學(xué)研究。 

        大多數(shù)被子植物的葉綠體基因組是雙鏈環(huán)狀結(jié)構(gòu),包括大單拷貝區(qū)、小單拷貝區(qū)和兩個序列完全相同、方向相反的反向重復(fù)區(qū)。反向重復(fù)區(qū)在穩(wěn)定葉綠體基因組的結(jié)構(gòu)方面起著重要作用,而反向重復(fù)區(qū)的縮減、擴張及丟失直接影響葉綠體基因組結(jié)構(gòu)變化,可能和物種分化過程相吻合。基于對47種木蘭類植物的葉綠體基因組比較分析發(fā)現(xiàn):胡椒目(Piperales)、木蘭目(Magnoliales)、白桂皮目(Canellales)、金素蘭(Chloranthales)和金魚藻(Ceratophyllales)代表植物的葉綠體基因組反向重復(fù)區(qū)的基因次序和結(jié)構(gòu)與早期被子植物代表種互葉梅(Amborella trichopoda)和睡蓮(Nymphaea alba),早期單子葉植物代表種巖菖蒲(Tofieldia thibetica)及早期雙子葉植物代表物種領(lǐng)春木(Euptelea pleiosperma)基本一致;樟目(Laurales)植物的葉綠體基因組反向重復(fù)區(qū)的基因次序和結(jié)構(gòu)發(fā)生復(fù)雜變化;樟目蠟梅科代表種美國夏臘梅(Calycanthus floridus) 葉綠體基因組b側(cè)反向重復(fù)區(qū)丟失rpl2基因及其側(cè)翼基因間區(qū)序列;樟目樟科基部類群包括鐵樟屬(Eusideroxylon)、厚殼桂屬(Cryptocarya)、土楠屬(Endiandra)、瓊楠屬(Beilschmiedia)植物葉綠體基因組a側(cè)反向重復(fù)區(qū)也丟失rpl2基因及其側(cè)翼基因間區(qū)序列;樟目樟科核心類群包括楠(Phoebe)、潤楠(Machilus)、山胡椒(Lindera)、樟(Cinnamomum)、新木姜子(Neolitsea)等屬和獨立分支的新樟屬(Neocinnamomum)植物葉綠體基因組b側(cè)反向重復(fù)區(qū)丟失rpl2-ycf2大片段;樟目樟科寄生植物無根藤屬(Cassytha)植物葉綠體基因組丟失整個b側(cè)反向重復(fù)區(qū);而樟目樟科的小花檬果樟(Caryodaphnopsis henryi)則保留了兩側(cè)(ab)完整的反向重復(fù)區(qū)。上述出現(xiàn)在樟科內(nèi)部的片段丟失事件很可能是進化上的獨立事件,與樟科植物葉綠體基因組整體縮小現(xiàn)象聯(lián)系緊密,和樟科植物種系發(fā)生進程一致,是支持無根藤屬、新樟屬、檬果樟屬為單系群的重要證據(jù),也系統(tǒng)地揭示了木蘭類植物的葉綠體基因組結(jié)構(gòu)變異規(guī)律。 

              該成果以Evolutionary Comparisons of the Chloroplast Genome in Lauraceae and Insights into Loss Events in the Magnoliids為題在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Genome Biology and Evolution,也被同期趙淑妙研究組發(fā)表研究成果進一步佐證。

      葉綠體基因組反向重復(fù)區(qū)rpl2-ycf2大片段在被子植物中的結(jié)構(gòu)變化模式圖

      本文作者:宋鈺

      責(zé)任編輯:張維靜_151c53
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