北美红杉和巨杉的叶绿体基因组及裸子植物系统

作者:北美红杉和巨杉的叶绿体基因组及裸子植物系统 来源:未知 2022-06-23 06:50   阅读:

【摘要】:叶绿体是植物光合作用的重要场所,叶绿体全基因组是绿色植物独立遗传的一种基因组类型。由于核基因信息的复杂性以及线粒体基因在植物中较慢的进化速率,碱基

【摘要】:叶绿体是植物光合作用的重要场所,叶绿体全基因组是绿色植物独立遗传的一种基因组类型。由于核基因信息的复杂性以及线粒体基因在植物中较慢的进化速率,碱基置换率适中的叶绿体基因组越来越多地被用于构建系统发育关系。随着高通量测序技术的发展,多种植物的叶绿体全基因组序列被获得,基于叶绿体完整基因组的系统发育基因组学研究得到较快发展。裸子植物作为被子植物的姊妹群,在植物的进化中具有重要作用。但在裸子植物的系统发育关系构建中还存在一些争议,主要有买麻藤目、银杏属、以及红杉类(北美红杉、巨杉和水杉)的系统发育位置。本研究运用高通量测序技术首先获取了北美红杉(Sequoia sempervirens)和巨杉(Sequoiadendron giganteum)两个物种的完整叶绿体基因组序列,并与已获得的近缘种水杉(Metasequoia glyptostroboides)的叶绿体基因组序列进行比较;进而通过提取NCBI数据库中67个物种(2种蕨类植物作为外类群,4个被子植物和61个裸子植物)的叶绿体完整基因组序列构建系统发育关系。主要研究结果如下:1)北美红杉和巨杉的叶绿体基因组长度分别为135,651 bp和131,574 bp,通过基因注释二者与水杉具有相同的基因数量和种类,共含有118个基因,包含82个编码蛋白的基因、4个rRNA基因和32个tRNA基因。并且与水杉一样,二者都缺失了 IRA区域。2)提取包含蕨类植物、被子植物和裸子植物共69个物种的叶绿体基因组的共有蛋白编码基因,运用贝叶斯(Bayesian inference)方法构建裸子植物的系统发育关系,拓扑结构表明买麻藤目与松科植物形成姊妹群的关系,支持Gnepine假说;松科与买麻藤类聚成的一枝再与柏类等构成姊妹群关系,银杏与这一大类成姊妹群关系;同时认为北美红杉和巨杉具有比水杉更加近缘的关系。3)通过与其他运用不同叶绿体基因的数量和不同的基因组类型构建的裸子植物系统发育关系相比较认为不同的叶绿体基因片段在构建系统发育树中所得的结果相近,但应用核基因组构建的系统关系与叶绿体基因组的结果差异较大。

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