黄背草与两种菅属植物叶绿体基因组特征比较及系统发育分析

作者：赵鹏宇; 赵威; 侯智扬; 李潇; 刘博宽; 杜瑶; 谢睿琪; 曹泽林; 王开开

来源：中草药, 2023, 1-12.

• 黄背草
• 菅属
• 叶绿体基因组
• 系统发育分析
• 高通量测序
• 密码子偏好性

目的 以黄背草Themeda japonica 为试验材料，比较分析其与阿拉伯黄背草Themeda triandra、中华菅Themeda quadrivalvis 2种同属植物的叶绿体基因组特征及其与近缘物种的系统发育关系。方法 采用Illumina HiSeq高通量测序平台首次对黄背草叶绿体基因组进行测序，使用SPAdes和CpGAVAS2分别对其进行组装和注释，并用CodonW、DnaSP和MISA等对其与2种同属植物进行一系列比较基因组分析，利用最大似然法（maximum likelihood，ML）构建系统进化树。结果 3个叶绿体基因组全长为138 735～138 961 bp，具有典型的四分体结构，共注释出129个基因；黄背草与其同属的2个物种相比，反向重复区（inverted repeats，IR）收缩了2 132 bp，大单拷贝区（large single copy region，LSC）扩张了约4 000 bp，而小单拷贝区（small single copy region，SSC）变化不大。密码子偏好性分析显示，3个叶绿体基因组相对丰度最大和最小的密码子都相同，同义密码子相对使用丰度略有不同，但差异不大。核酸多态性分析显示，3个叶绿体基因组间区序列的核酸多态性值（Pi）普遍高于共有基因序列，且IR区域相比于LSC、SSC区域更为保守。3个叶绿体基因组中分别检测到38、36、37个简单重复序列（simple sequence repeat，SSR）和2种长重复序列（long sequence repeat）。系统发育分析表明，黄背草与阿拉伯黄背草亲缘关系最近。结论 对黄背草与2种菅属植物叶绿体基因组特征及其系统发育进行了比较分析，为上述3种植物的物种鉴定及菅属遗传多样性和系统进化研究奠定了基础。

• 单位
  植物分子遗传国家重点实验室; 河南科技大学; 中国科学院