Page 141 - 《广西植物》2023年第10期
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１０ 期 施晓静等: 基于全叶绿体基因组分析的栽培黄草乌基源研究 １ ８ ９ ５
生物医药科技有限公司进行 ＤＮＡ 文库构建ꎬ并采 头属植物中的系统发育位置ꎬ从美国国家生物信
用 Ｉｌｌｕｍｉｎａ ＨｉＳｅｑ ４０００ 高通量测序平台进行测序ꎮ 息中心(ＮＣＢＩ)下载了 ３２ 个已发表的乌头属叶绿
１.３ 叶绿体基因组组装、注释和物理图谱绘制 体 基 因 组 序 列ꎬ 此 外 还 选 择 １ 种 飞 燕 草 属
测序获得的原始数据( ｒａｗ ｄａｔａ) 用软件 ＮＧＳ (Ｃｏｎｓｏｌｉｄａ)植物 Ｃ. ｏｒｉｅｎｔａｌｉｓ(ＮＣ＿０４７２９２)ꎬ１ 种翠
ＱＣ Ｔｏｏｌｋｉｔ( Ｐａｔｅｌ ＆ Ｊａｉｎꎬ ２０１２) 进行过滤ꎬ使用默 雀属 ( Ｄｅｌｐｈｉｎｉｕｍ) 植 物 还 亮 草 [ Ｄ. ａｎｔｈｒｉｓｃｉｆｏｌｉｕｍ
认参数ꎬ除去低质量的 ｒｅａｄｓ 后获得待组装序列 (ＭＫ２５３４６１)]作为外类群ꎬ用以构建系统进化树
( ｃｌｅａｎ ｒｅａｄｓ )ꎮ 参 考 乌 头 属 黄 草 乌 Ａ. (表 ２)ꎮ 采 用 ＭＡＦＦＴ ｖ. ７. ０ 进 行 全 序 列 比 对
ｖｉｌｍｏｒｉｎｉａｎｕｍ(ＮＣ＿０３８０９４) 的叶绿体基因组序列ꎬ (Ｋａｔｏｈ ＆ Ｓｔａｎｄｌｅｙꎬ ２０１３)ꎬ同时选择最大似然法
利用 ＮＯＶＯＰｌａｓｔｙ(Ｄｉｅｒｃｋｘｓｅｎｓ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７)软件对 (ｍａｘｉｍｕｍ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄꎬ ＭＬ) 和 贝 叶 斯 法 ( Ｂａｙｅｓｉａｎ
１０ 个栽培品的 ｃｌｅａｎ ｒｅａｄｓ 进行 ｄｅ ｎｏｖｏ 组装ꎬｋ￣ｍｅｒ ｉｎｆｅｒｅｎｃｅꎬ ＢＩ)进行系统发育分析以增加结果的可
值设置为 ３９ꎮ 采用在线注释软件 Ａｎｎｏｔａｔｉｏｎ Ｔｏｏｌ 信度ꎬＭＬ 树在软件 Ｐｈｙｌｏｓｕｉｔｅ( Ｚｈａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０)
ＧｅＳｅｑ ( Ｔｉｌｌｉｃｈ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７ ) 进 行 注 释ꎬ 并 在 中进行构建ꎬ自展值设置为 １ ０００ 次ꎬＢＩ 树同样使
Ｇｅｎｅｉｏｕｓ Ｒ１１.１.５ 软件( Ｋｅａｒｓｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１２) 中进 用 Ｐｈｙｌｏｓｕｉｔｅ 软件进行构建ꎬ共运算 ２ ０００ ０００ 代ꎬ
行 人 工 校 对ꎮ 将 叶 绿 体 基 因 组 序 列 导 入 根据 马 尔 科 夫 链 的 蒙 特 卡 洛 模 拟 算 法 ( Ｍａｒｋｏｖ
ＯＧＤＲＡＷ￣Ｄｒａｗ(Ｇｒｅｉｎｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１９)在线工具ꎬ绘 ｃｈａｉｎ Ｍｏｎｔｅ ＣａｒｌｏꎬＭＣＭＣ)ꎬ以随机树作为起始树ꎬ
制叶绿体基因组物理图谱ꎬ带有完整注释信息的 每运算 １ ０００ 代抽样一次ꎮ 舍弃 ｂｕｒｎ￣ｉｎ 阶段 ２５％
ｃｐＤＮＡ 序列上传于 ＧｅｎＢａｎｋ 数据库中ꎬ并获得相 的老化样本ꎬ并且在平均标准差降低至 ０.０１ 以下
应 的 登 录 号 ( ＤＣ￣２￣２ꎬ ＯＰ２２７１９５ꎻ ＧＪ￣１￣３ꎬ 时ꎬ用剩余的样本构建多数一致树ꎮ
ＯＰ２２７１９６ꎻ ＪＳ￣１￣４ꎬ ＯＰ２２７１９７ꎻ ＬＪ￣１￣２ꎬ ＯＰ２２７１９８ꎻ
ＬＪ￣３￣２ꎬ ＯＰ２２７１９９ꎻ ＬＪ￣４￣３ꎬ ＯＰ２２７２００ꎻ ＬＱ￣１￣３ꎬ ２ 结果与分析
ＯＰ２２７２０１ꎻＬＸ￣１￣３ꎬＯＰ２２７２０２ꎻＮＬ￣１￣３ꎬＯＰ２２７２０３ꎻ
ＱＪ￣１￣２ꎬＯＰ２２７２０４)ꎮ ２.１ 叶绿体全基因组基本结构特征和分类
１.４ 全叶绿体基因组特征分析 与大多数被子植物的叶绿体基因组结构相类
使用在线工具 ＭＩＳＡ( Ｂｅｉｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７) 对各 似ꎬ１０ 个栽培品叶绿体基因组全长 １５５ ７４４ ｂｐ(ＬＪ￣
序列的简单重复序列(ＳＳＲ)进行检测ꎬ参数设置为 １￣２) ~ １５５ ９３７ ｂｐ( ＤＣ￣２￣２) ( 图 １)ꎬ呈典型的四分
单核 苷 酸 ( ｍｏｎｏ￣ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ) ＳＳＲ ≥ １０ꎬ 二 核 苷 酸 体环状结构ꎬ即一对反向重复区( ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｒｅｐｅａｔꎬ
(ｄｉ￣ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ) ＳＳＲ ≥５ꎬ 三 核 苷 酸 ( ｔｒｉ￣ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ) ＩＲ)将整个环状的叶绿体基因组分为一个大单拷
ＳＳＲ≥４ꎬ四核苷酸( ｔｅｔｒａ￣ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ) ＳＳＲ≥３ꎬ五核 贝区(ｌａｒｇｅ ｓｉｎｇｌｅ ｃｏｐｙ ｒｅｇｉｏｎꎬ ＬＳＣ) 和一个小单拷
苷酸(ｐｅｎｔａ￣ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ) ＳＳＲ≥３ 和六核苷酸( ｈｅｘａ￣ 贝区( ｓｍａｌｌ ｓｉｎｇｌｅ ｃｏｐｙ ｒｅｇｉｏｎꎬ ＳＳＣ)ꎬ其大小分别
ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ)ＳＳＲ≥３ꎮ 为２６ １７０ ~ ２６ ２３６ ｂｐ、８５ ４５３ ~ ８６ ５４８ ｂｐ、１６ ９２１ ~
１.５ 全叶绿体基因组比较分析 １７ ００７ ｂｐꎬ１０ 个样品的叶绿体基因组十分保守ꎬ不
使 用 ＩＲｓｃｏｐｅ 在 线 工 具 ( Ａｍｉｒｙｏｕｓｅｆｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ 仅大小和结构相似ꎬ而且 ＧＣ 含量均为３８.１％ꎬ都
２０１８)对 １０ 个栽培品叶绿体基因组 ４ 个区域边界 具有明显的 ＡＴ 偏向性ꎮ 此外ꎬ叶绿体基因组注释
进 行 差 异 分 析ꎮ 以 黄 草 乌 为 参 考 序 列ꎬ 使 用 结果(表 ３) 显示ꎬ１０ 个样品叶绿体基因组内容和
ｍＶＩＳＴＡ ( Ｆｒａｚｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００４ ) 在 线 工 具ꎬ 采 用 顺序基本一致ꎬ均含有 １３１ 个基因ꎬ其中包括蛋白
ｓｈｕｆｆｌｅ￣ＬＡＧＡＮ 模式进行乌头属叶绿体基因组全序 质编码基因 ８５ 个、转运 ＲＮＡ 基因( ｔＲＮＡ)３７ 个和
列比对ꎮ 采用 ＤｎａＳＰ ( Ｒｏｚａｓ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７) 软件测 核糖体 ＲＮＡ 基因(ｒＲＮＡ)８ 个ꎮ
定 １０ 个 栽 培 品 叶 绿 体 基 因 组 的 核 苷 酸 多 样 性 １０ 个栽培品的基因根据各功能的不同可以分
(ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｐｉ)ꎬ参数如下:每步滑行 ２００ 为 ４ 大类:(１)与转录翻译相关的基因ꎻ(２)与光合
ｂｐ ( ｓｔｅｐ ＝ ２００ ｂｐ )ꎬ 窗 口 长 度 ６００ ｂｐ ( ｗｉｎｄｏｗ 作用相关的基因ꎻ(３) 其他基因ꎻ(４) 未知功能基
ｌｅｎｇｔｈ ＝ ６００ ｂｐ)ꎮ 因ꎮ 与转录翻译相关的基因包括核糖体蛋白亚基
１.６ 系统发育分析 基因、ＲＮＡ 聚合酶基因、ｒＲＮＡ 基因和 ｔＲＮＡ 基因ꎬ
为探讨 １０ 个栽培品之间的进化关系以及在乌 其中 ｔＲＮＡ 基因数量最多ꎻ与光合作用相关的基因
