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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
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作者 曾宇灵 朱明玉 +4 位作者 李伟 刘义飞 张景景 雷笛 森林 《世界科学技术-中医药现代化》 北大核心 2025年第1期84-97,共14页
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... 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;(2)RBCL、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。 展开更多
关键词 RuBisCO酶 阴地蕨属 叶绿体基因组 rbcS基因 共进化分析
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5种黄精属植物叶绿体基因组从头组装及系统发育研究
2
作者 李伟 朱明玉 +6 位作者 曾宇灵 文萱 黄楚彤 法欣悦 森林 胡志刚 刘义飞 《世界科学技术-中医药现代化》 北大核心 2025年第1期36-55,共20页
目的使用混合组装技术对采集的5种黄精属植物叶绿体基因组进行组装,利用比较基因组方法分析其种内及种间差异,探究其密码子使用模式及影响因素,并解析黄精属的系统发育关系。方法本研究使用Unicycler软件混合组装5种黄精属植物的叶绿体... 目的使用混合组装技术对采集的5种黄精属植物叶绿体基因组进行组装,利用比较基因组方法分析其种内及种间差异,探究其密码子使用模式及影响因素,并解析黄精属的系统发育关系。方法本研究使用Unicycler软件混合组装5种黄精属植物的叶绿体基因组。通过序列比对、共线性分析、边界分析等方法评价这5种黄精属植物的种间差异,利用核苷酸多态性分析发掘其及近缘物种的高变异位点,预测不同长重复序列及SSRs的分布情况,随后分析黄精密码子使用偏性,最后与其余47种黄精属及其近缘物种的编码序列构建系统发育树探究本研究的系统发育关系。结果(1)5种黄精属植物组装得到155408-155623 bp的叶绿体基因组,共注释132-133个基因,并检测出369个长重复序列和1553个简单重复序列。(2)8种黄精属植物叶绿体基因组在IRs边界的收缩与扩张不明显,个别位于LSC-IRs-SSC边界的基因如ndhF基因和ycf1基因的大小和分布存在细微差异,8种黄精植物未出现种间或种内重排现象。(3)8种黄精叶绿体基因组高变异区主要位于两个单拷贝区,重复拷贝区相对保守,编码区相对于非编码区更加保守,高核苷酸多态性位点rps16-trnQ、trnS-trnG、trnT^(UGU)-trnL、ndhF-rpl32和rpl32-trnL均位于单拷贝区且大多为基因间隔区。(4)密码子偏好性结果表明,5种黄精属植物密码子偏好性相似且主要受选择压力影响,密码子的第三位碱基起主导作用且主要是以A/U结尾。RSCU聚类热图显示PK和PZ、PCB和PS具有较近的亲缘关系;(5)系统发育关系树将52种黄精属植物及其近缘物种分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五支,PS、PK、PCB、PCZ和PZ被分到第Ⅳ、Ⅴ支中,其中PK和PZ的亲缘关系最近,PCZ的亲缘关系相对其他4个较远,被单独分到第Ⅴ支中。结论本研究对黄精属药用植物的系统发育研究和分子标记开发等工作提供了参考依据。 展开更多
关键词 黄精属 叶绿体基因组 混合组装 密码子偏好性 紫杆多花黄精
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