基于叶绿体基因组数据的芸香科属间系统发育初步分析

为探究花椒属种水平系统进化关系以及为新品种培育研究奠定理论基础,该研究以芸香科物种的叶片为材料,采用改良CTAB法提取叶绿体DNA,利用BGISEQ-500平台进行叶绿体基因组测序,并对叶绿体基因组进行组装、注释,联合NCBI数据库数据,共获得芸香科19属49个物种的全叶绿体基因组序列。构建了芸香科属间系统进化关系。结果表明,(1)基于叶绿体基因组序列矩阵(总长196 641 bp),ML和BI 2种方法得到的系统发育树的拓扑结够基本一致,系统发育树各分支具有较强的支持率,叶绿体基因组数据可以解决芸香科属间的系统发育关系。(2)芸香科为单系类群,并进一步形成两大分支,其中柑橘亚科为单系,与芸香亚科内的芸香属聚为分支I,分支Ⅱ由芸香亚科和飞龙掌血亚科组成,两亚科均不是单系,其中飞龙掌血亚科的香肉果属,茵芋属与芸香亚科的白鲜属,臭常山属是最早分化出来的类群,其次是蜜茱萸属和山油柑属;黄檗属和吴茱萸属与花椒属类群形成姊妹群,飞龙掌血属的物种飞龙掌血嵌套于花椒属分支中,支持飞龙掌血物种并入花椒属的处理。     

木犀科植物叶绿体基因组结构特征和系统发育关系

木犀科11属19个种叶绿体基因组的一般特征和变异特征的比较分析显示, 结果表明, 该科叶绿体基因组大小为154-165 kb, 其差异主要是大单拷贝(LSC)长度的差异所致。Jasminum属3个物种的叶绿体基因组长度与其余物种有较大差异, 该属clpP基因内含子和accD基因丢失。共线性分析表明, Jasminum属3个物种多个基因出现基因重排现象, 倒位可能是重排的主要原因。Jasminum属在IRb/SSC和SSC/IRa边界的基因均与其它物种不同; 重复序列与SSR数量检测结果表明, Jasminum属与其余物种在数量及重复长度上差异较大。基于CDS数据构建的系统发育树表明, Abeliophyllum distichum和Forsythia suspensa为木犀科中较早分化的类群。     

基于叶绿体基因组解析半枫荷系统位置和进化

为明确国家二级保护植物半枫荷与近缘类群的系统发育关系,分析叶绿体基因的适应性进化.该研究利用22个物种的24条叶绿体基因组序列构建最大似然树和贝叶斯树,探讨半枫荷及其近缘类群的系统发育关系,并通过不同模型检测半枫荷与近缘类群的叶绿体编码基因的变异位点与选择压力间的关系.结果表明:(1)半枫荷叶绿体基因组具有133个基因,包括蛋白质编码基因88个(其中11个具有内含子)、tRNA基因37个、rRNA基因8个.(2)半枫荷及其近缘属蕈树属、枫香树属8个物种的叶绿体基因组在序列长度、基因数量及组成、GC含量等方面相对保守,反向重复区与小单拷贝区边界高度保守.小单拷贝区和大单拷贝区的变异程度较高,而反向重复区的变异程度较低.(3)半枫荷与蕈树属、枫香树属物种聚成蕈树科分支,并可划分为3个亚分支,亚分支间或物种间可能存在杂交或不完全谱系分选.(4)适应性进化结果显示,在不同模型下蕈树科分支的物种在ndhA等叶绿体基因受选择约束(纯化选择),位点模型也检测到10个基因的28个位点P大于0.99,这些编码基因变异可能与蕈树科植物适应性分化有关.该研究结果支持半枫荷隶属于蕈树科,蕈树科内物种的叶绿体基因可能存在适应性进化,这为同名异物类药材的资源保护和民族药的创新研发提供了参考资料.     

木犀科植物叶绿体基因组结构特征和系统发育关系

木犀科11属19个种叶绿体基因组的一般特征和变异特征的比较分析显示, 结果表明, 该科叶绿体基因组大小为154-165 kb, 其差异主要是大单拷贝(LSC)长度的差异所致。Jasminum属3个物种的叶绿体基因组长度与其余物种有较大差异, 该属clpP基因内含子和accD基因丢失。共线性分析表明, Jasminum属3个物种多个基因出现基因重排现象, 倒位可能是重排的主要原因。Jasminum属在IRb/SSC和SSC/IRa边界的基因均与其它物种不同; 重复序列与SSR数量检测结果表明, Jasminum属与其余物种在数量及重复长度上差异较大。基于CDS数据构建的系统发育树表明, Abeliophyllum distichum和Forsythia suspensa为木犀科中较早分化的类群。     

中国锦葵科一新记录种——克氏梧桐

首次报道中国锦葵科一新记录种——克氏梧桐［Firmiana kerrii (Craib) Kosterm.］。该种原记载产自泰国和缅甸,2019年该种在中国云南西双版纳州勐腊县发现有分布。凭证标本保存在中国科学院西双版纳热带植物园标本馆(HITBC)。该文给出了中国已知的9种梧桐属植物的分种检索表。     

白豆杉的叶绿体基因组结构与系统进化分析

以红豆杉科单种属植物白豆杉(Pseudotaxus chienii(W.C.Cheng)W.C.Cheng)为材料,进行叶绿体全基因组测序,并对其基因含量、结构及重复序列进行分析.结果显示:白豆杉叶绿体基因组不包含典型的反向重复区,基因组全长为130427 bp,共编码116个基因,包含83个蛋白编码基因、4个rRNA...     

华南植物区系的评论（二）Ⅱ．值得注意的锦葵科种类Ⅲ．稀有的广东梧桐科植物

本文评述广东或海南的锦葵科和梧桐科植物中特有的和较珍稀的种类;对它们的生态环境和分布情况等的研究,将有助于华南植物区系的探讨;现报道这２科共４个属中５个分类单位,其中《中国植物志》未收载的有中越十裂葵Ｄｅｃａｓｃｈｉｓｔｉａｍｏｕｒｅｔｉｉ（新记录）和丹霞梧桐Ｆｉｒｍｉａｎａｄａｎｘｉａｅｎｓｉｓ（特有种）;十裂葵Ｄｅｃａｓｃｈｉｓｔｉａｍｏｕｒｅｔｉｉｖａｒ．ｎｅｒｖｉｆｏｌｉａ（新组合）：草木槿Ｈｉｂｉｓｃｕｓｌｏｂａｔｕｓ是海南石灰岩山植被中,主要的草本植物;雁婆麻Ｈｅｌｉｃｔｅｒｅｓｈｉｒｓｕｔａ其地理分布东缘在珠江口西岸珠海市。本文引证的标本,若未注明的亦收藏于华南植物所标本馆（ＩＢＳＣ）。     

梧桐科一些属的分类位置探讨

梧桐科（Ｓｔｅｒｃｕｌｉａｃｅａｅ）是锦葵目中的一个多型科,科的特征比较比样化。自从Ｅ．Ｐ．Ｖｅｎｔｅｎａｔ（１８３０）建立该科以来,对于该科范围和包含的属种数目,各国学者至今尚存在各种不同的看法。作者认为,火桐属（Ｅｒｙｔｈｒｏｐｓｉｓ）应当从梧桐属（Ｆｉｒｍｉａｎａ）中分出成为单独的属;午时花属（Ｐｅｎｔａｐｅｔｅｓ）不应归入锦葵科（Ｍａｌｖａｃｅａｅ）,应当置于梧桐科;田麻属（Ｃｏｒｃｈｏｒ     

两种梧桐叶绿体基因组密码子使用偏性分析

为了分析美丽梧桐、云南梧桐叶绿体基因组密码子的使用偏性,该研究通过筛选美丽梧桐、云南梧桐叶绿体基因组中各52条蛋白编码序列,并利用CodonW、CUSP 和SPSS软件对其密码子使用模式及偏性进行了分析.结果表明:(1)美丽梧桐、云南梧桐的GC含量分别为38.12％、38.05％,表明叶绿体基因组内富含A/T碱基.(2...     

Firmiana (Malvaceae: Sterculioideae) fruits from the Upper Miocene of Yunnan,Southwest China

A new species of Firmiana Marsili is recognized and described based on capsules from the Late Miocene Lincang flora of Yunnan, China. Firmiana yunnanensis nov. sp. is represented by opened, dehiscent, membranous follicles with a weak, sinuous midvein, obtuse secondary veins and thick marginal vein. The follicles conform in shape and venation with those of extant species of Firmiana, a genus now distributed in eastern Africa, Indo-Malaysia, and eastern and southeastern Asia. This fossil species occurred within the native distribution of extant Firmiana species. It provides new information on fossil history, paleoecology, as well as on the plant diversity of the Lincang flora.     

白花刺续断野生居群的叶绿体全基因组特征解析

白花刺续断在中国西藏是一种常用的药用植物,但其叶绿体全基因组的相关研究较少。为揭示该物种叶绿体全基因组的基本特征并探讨其谱系遗传结构,该研究利用Illumina测序平台对来自5个野生居群的10个白花刺续断个体进行二代测序,经组装、注释,得到10条完整的叶绿体全基因组序列,并对它们的基因组特征和居群间的谱系进化关系进行了初步研究。结果表明：(1)白花刺续断的叶绿体全基因组大小为155 335～156 266 bp,共注释113个基因,包括72个蛋白编码基因、30个tRNA基因和4个rRNA基因,其叶绿体基因组的大小、结构、GC含量及基因组成等方面在种内高度保守。(2)基因组比较分析表明,白花刺续断变异较大的片段均位于单拷贝区,且IR边界未出现明显的扩张和收缩。(3)群体遗传分析发现,白花刺续断的野生居群具有明显的地理遗传结构,不同居群间在遗传距离与地理距离上具有一定的相关性。研究认为,白花刺续断叶绿体基因组在种内居群水平上比较保守,且叶绿体基因组可在居群水平上揭示物种的地理遗传结构。这为后续开展刺续断属物种群体遗传学和系统发育基因组学研究奠定了基础。     

巨桉叶绿体基因组密码子偏好性分析

该文针对巨桉叶绿体基因组序列,选取其中长于300 nt且以AUG为起始密码子的43个非重复基因作为研究对象,采用CodonW1.4.2软件分析巨桉叶绿体基因组的密码子使用偏好性。结果表明:第3位密码子的平均GC含量为27.97%; ENC的变化范围为39.49～61.00,平均为47.04; RSCU1的密码子有31个,其中29个以A/U结尾;中性分析显示,GC12与GC3无显著相关;回归分析未达到显著性水平; ENCplot分析发现,大部分基因落在曲线上或附近;对应分析表明第1轴的贡献率为17.68%,第2轴的贡献率为11.49%,第3轴、第4轴的贡献率分别为8.00%和5.76%,前4轴累计贡献率达42.93%,第1轴与GC、ENC、CAI达到极显著相关。上述分析结果表明,巨桉叶绿体基因组的密码子偏好较弱,密码子第3位偏好以A或U结尾,选择和突变在巨桉叶绿体基因组密码子偏好中起相对均衡的作用,最终确定UUG、CUU、GUU、UCC、UCA、ACA、UAU、UAA、CAU、AAU、AGA和GGA 12个高频高表达密码子为最优密码子。这为转化叶绿体基因密码子优化,提高表达效率和改良巨桉目标性状奠定了坚实基础。     

樟树叶绿体基因组密码子偏好性分析

为分析樟树(Cinnamomum camphora)叶绿体基因组密码子偏好性使用模式,该研究利用CodonW、EMBOSS、R语言等软件和程序,对53条樟树叶绿体基因组密码子使用模式及偏好性进行了系统分析。结果表明:樟树叶绿体基因的有效密码子数(ENC)在36.82～59.30之间,表明密码子的偏好性较弱。相对同义密码子使用度(RSCU)分析发现RSCU>1的密码子有32个,其中28个以A、U结尾,表明第3位密码子偏好使用A和U碱基。中性绘图分析发现GC₃与GC₁₂的相关性不显著,回归曲线斜率为0.049,说明密码子偏好性主要受到自然选择的影响。ENC-plot分析发现大部分基因落在曲线的下方,同样表明选择是影响密码子偏好性的主要因素。该研究发现共有9个密码子(UUU、CUU、UCA、ACA、UAU、AAU、GAU、UGA、GGA)被鉴定为樟树叶绿体基因组的最优密码子。     

四种栎属青冈亚属植物叶绿体基因组特征及系统发育研究

栎属青冈亚属植物的系统发育地位长期存在着争议,部分种的种间关系不明确。为揭示宁冈青冈(Quercus ningangensis)、曼青冈(Q.oxyodon)、毛曼青冈(Q.gambleana)、竹叶青冈(Q.neglecta)的叶绿体基因组特征及系统发育关系,该研究选择以上4种栎属青冈亚属植物的成熟叶片进行二代测序,对其叶绿体基因组结构和特征进行分析,并结合相关类群进行系统发育研究。结果表明：(1)宁冈青冈、曼青冈、毛曼青冈、竹叶青冈的叶绿体基因组序列长度分别为160 906、160 883、160 832、160 784 bp,均编码133个基因,包括88个蛋白质编码基因、37个tRNA基因、8个rRNA基因。(2)4种栎属青冈亚属植物偏好以A/T结尾的密码子,质体基因组变异区域主要存在于非编码序列。(3)通过IR边界分析得出,4种栎属青冈亚属植物存在ycf1假基因且在IRb/SSC区域发生扩张。(4)系统发育分析显示,在壳斗科中,水青冈属(Fagus)和轮叶三棱栎属(Trigonobalanus)较早分化出来,栎亚属(subg.Quercus)未形成一个单系群,叶绿体基因组建树结...     

猴欢喜叶绿体全基因组及杜英科系统地位分析

最新的分子系统发育(APG IV)研究中以猴欢喜属(Sloanea L.)为代表的杜英科(Elaeocarpaceae)所在的酢浆草目(Oxalidales)被置于豆类分支(Fabids),且与卫矛目(Celastrales)、金虎尾目(Malpighiales)组成一支(COM分支),但支持率较低.为提高COM分支支...     

三脉水丝梨叶绿体基因组特征及系统发育分析

三脉水丝梨(Sycopsis triplinervia)是金缕梅科(Hamamelidaceae)水丝梨属(Sycopsis)的一种常绿灌木。水丝梨属的系统发育地位仍存在争议且与假蚊母属(Distyliopsis)、蚊母树属(Distylium)等近缘属之间的亲缘关系尚不明确。该研究对三脉水丝梨的叶绿体基因组进行测序与组装,结合公共数据库中金缕梅科其他物种的叶绿体基因组数据,开展比较基因组分析和叶绿体基因组系统发育分析。结果表明:(1)三脉水丝梨基因组大小为159 375 bp,共编码133个基因,包括8个rRNA基因、37个tRNA基因、87个蛋白编码基因和1个假基因。(2)共检测到33个散在重复序列、39个串联重复序列和82个简单重复序列(SSRs)。(3)密码子偏好以A/U结尾,共包含9个最优密码子且密码子偏好主要受自然选择的影响。(4)与近缘种相比,三脉水丝梨的叶绿体基因组整体较为保守,从水丝梨属中筛选到的15个高变异区域具有潜在用于分子鉴定的价值。(5)系统发育分析显示,金缕梅科为单系类群,金缕梅属(Hamamelis)、白缕梅属(Parrotiopsis)、水丝梨属、假蚊母属、波斯铁木属(Parrotia)和蚊母树属形成了一个强力支持的单系分支,6个属之间具有较近的亲缘关系,其中三脉水丝梨与该分支中的其他类群互为姐妹群,而水丝梨属、波斯铁木属、假蚊母属和蚊母树属均非单系。该研究结果为金缕梅科的系统发育研究提供了重要的基础数据和参考。     

高山植物唐古红景天叶绿体基因组特征及系统发育分析

为明确西北地区重要药用植物唐古红景天(Rhodiola tangutica)的叶绿体基因组结构特点、基因信息和系统发育关系,该研究利用Illumina NovaSeq6000对基因组进行了测序,运用GeSeq、PGA、NOVOPlasty、IRscope、MISA等多种生物信息学分析软件对其结构、基因功能和亲缘关系进行分析。结果表明:(1)唐古红景天的叶绿体基因组呈四分体环状结构,由82 121 bp LSC、16 996 bp SSC和25 873 bp IR区构成,全长150 863 bp,总GC含量为37.8%,IR区GC含量最高(42.9%); 编码131个基因,包括85个PCGs、38个tRNAs和8个rRNAs。(2)检测到32 471个密码子,其中编码半胱氨酸(Cys)最少(1.18%)、异亮氨酸(Ile)密码子占比最多(8.24%),29种密码子的RSCU值均大于1。(3)IR区分析显示,rps19和ndhF均向IRB扩张。(4)系统发育分析表明,唐古红景天与四裂红景天(R. quadrifida)的亲缘最近,分歧时间估计显示红景天属(Rhodiola)物种的起源时间平均为15.50 Mya(95% HPD:6.0～21.0 Mya)。该研究明晰了唐古红景天的叶绿体基因组特征,获得了红景天属物种较为合理的系统发育关系,为红景天属遗传多样性研究、适应性进化机制讨论以及种质资源保护等提供了理论依据。