Page 155 - 《广西植物》2023年第10期

１０ 期 贾守宁等: 头花杜鹃、陇蜀杜鹃及杜鹃属植物叶绿体基因组比较分析 １ ９ ０ ９

２０１５ꎻ 白霄霞等ꎬ２０１９)、简化基因组测序技术( 李 ４０００ 平台进行测序ꎮ 原始数据(ｒａｗ ｒｅａｄｓ)在 ＮＧＳ
云飞等ꎬ２０１９ꎻ黄承玲等ꎬ２０２０)、基因组浅层测序 ＱＣ ＴｏｏｌＫｉｔ(Ｐａｔｅｌ ＆ Ｊａｉｎꎬ ２０１２) 中进行过滤ꎬ去除
技术(Ｆｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２２)等基因组片段对杜鹃属植物 其中的低质量区后得到待组装序列(ｃｌｅａｎ ｒｅａｄｓ)ꎮ
的系统发育关系进行了探索ꎬ虽然基本能辨清其 １.２.２ 叶绿体基因组的组装、注释以及物理图谱的
亲缘关系ꎬ但现有对杜鹃属的分类研究大多仅限 构建 以阔柄杜鹃的叶绿体全基因组序列( ＮＣ＿
于属、亚属或组等分类阶元ꎬ对于物种、亚组、组间 ０５３７４６) 为 参 考 序 列ꎬ将 过 滤 后 的 ｃｌｅａｎ ｒｅａｄｓ 在
的鉴别能力仍较弱ꎮ 叶绿体基因组序列分子数 ＧｅｔＯｒｇａｎｅｌｌｅ 软件包(Ｊｉｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０)中进行组装ꎮ
小ꎬ进化速率适中ꎬ长度是普通条形码序列的几百 组装完成的叶绿体全基因组序列利用 ＣＰＧＡＶＡＳ２

倍ꎬ包含了更多的遗传信息ꎬ具有更强的分辨率ꎬ 软件( Ｓｈｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１９) 进 行 注 释ꎬ 并 在 Ｇｅｎｅｉｏｕｓ
可以作为 ＤＮＡ 超级条形码对植物物种进行准确 Ｐｒｉｍｅ 软 件 ( Ｄｒｕｍｍｏｎｄꎬ ２０１２ ) 中 以 阔 柄 杜 鹃

的鉴别(Ｋａｎｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１２ꎻ Ｘｉｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１９)ꎮ ( Ｒ. ｐｌａｔｙｐｏｄｕｍꎬ ＮＣ ＿ ０５３７４６ )、 秀 雅 杜 鹃 ( Ｒ.
本研究以头花杜鹃和陇蜀杜鹃为研究材料ꎬ ｃｏｎｃｉｎｎｕｍꎬ ＭＴ２３９３６６) 叶绿体全基因组为参考校
在对其进行测序、组装和注释的基础上ꎬ全面解析 正 注 释 结 果ꎮ 将 叶 绿 体 基 因 组 序 列 导 入
其序列与结构特征ꎬ并结合已发表的 ７ 个杜鹃属 ＯｒｇａｎｅｌｌａｒＧｅｎｏｍｅＤＲＡＷ 软 件 ( Ｇｒｅｉｎｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ
植物叶绿体基因组序列进行比较分析ꎮ 拟探讨以 ２０１９) 中ꎬ 进 行 物 理 图 谱 的 绘 制ꎮ 通 过 Ｇｅｎｅｉｏｕｓ
下科学问题:(１) 头花杜鹃、陇蜀杜鹃叶绿体基因 Ｐｒｉｍｅ 软件将检查无误的头花杜鹃、陇蜀杜鹃叶绿
组序列有什么特征ꎻ(２)杜鹃属植物叶绿体基因组 体全基因组序列上传至 ＧｅｎＢａｎｋ 数据库ꎮ
有什么进化特征ꎻ(３)杜鹃属植物叶绿体基因组的 １.２.３ 基本特征分析 使用 ＭＩＳＡ 在线工具(Ｂｅｉｅｒ
变异模式及产生的原因是什么ꎮ 本研究将进一步 ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７)对头花杜鹃、陇蜀杜鹃叶绿体基因组中
为头花杜鹃、陇蜀杜鹃及杜鹃属植物的遗传育种、 的简单重复序列(ｓｉｍｐｌｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｒｅｐｅａｔꎬＳＳＲ)进行
物种鉴别及资源开发利用等研究提供遗传资源ꎮ 检测ꎬ单 核 苷 酸 ( ｍｏｎｏ￣ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ) ＳＳＲ、 二 核 苷 酸
(ｄｉ￣ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ) ＳＳＲ、三核苷酸( ｔｒｉ￣ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ) ＳＳＲ、
１ 材料与方法 四核苷酸 ( ｔｅｔｒａ￣ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ) ＳＳＲ、 五核苷酸 ( ｐｅｎｔａ￣
ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ)ＳＳＲ 和六核苷酸(ｈｅｘａ￣ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ)ＳＳＲ 的
１.１ 植物材料 最小重复值分别设置为 １０、５、４、３、３ 和 ３ꎮ
头花杜鹃于 ２０２１ 年 ９ 月 ６ 日采自青海省海 对 ９ 个杜鹃属植物叶绿体基因组中的蛋白编
东市互助县(１０２°１５′９０.１１″ Ｅ、３７°００′１６.１１″ Ｎ)ꎬ 码基因(ｐｒｏｔｅｉｎ ｃｏｄｉｎｇ ｇｅｎｅꎬ ＰＣＧ) 进行筛选ꎬ剔除
陇蜀杜鹃于 ２０２１ 年 ８ 月 １１ 日采自青海省海北藏 重复基因以及长度小于 ３００ ｂｐ 的基因ꎬ获得符合
族自治州门源县(１０１°８０′１２.３９″ Ｅ、３７°２５′１９.２５″ 条件的编码蛋白质的基因序列ꎬ接着使用 ＭＥＧＡ
Ｎ)ꎬ采集时选取健康植株的新鲜嫩叶放入硅胶中 Ｘ 软件(Ｋｕｍａｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８)对这些符合条件的基
干燥保存ꎬ用于 ＤＮＡ 提取ꎬ同时采集带花果的植 因序列进行密码子使用偏好性分析ꎬ以反映编码
株用于后期的形态鉴定ꎮ 所有凭证标本由青海省 相应氨基酸的密码子使用偏好ꎮ
中医院赵国福副主任药师鉴定ꎬ并存放于青海省 以阔柄杜鹃(ＮＣ＿０５３７４６)的叶绿体基因组作为
中医院标本馆( 头花杜鹃:６３２１２６ＬＹ０１９２ꎬ陇蜀杜 参考序列ꎬ使用 ｍＶＩＳＴＡ 在线工具 ( Ｍａｙｏｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ

鹃:６３２１２６ＬＹ０１２８)ꎮ ２０００)的 ｓｈｕｆｆｆｌｅ￣ＬＡＧＡＮ 模式(Ｂｒｕｄｎｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００３)
１.２ 方法 对 ９ 个杜鹃属植物叶绿体基因组序列进行分析ꎮ
１.２.１ 总基因组 ＤＮＡ 提取与测序 总 ＤＮＡ 的提 １.２.４ 系统发育分析 为了明确头花杜鹃和陇蜀

取采用百泰克植物基因组快速提取试剂盒( Ｐｌａｎｔ 杜鹃在杜鹃属中的系统发育位置ꎬ本研究选取 １７
Ｇｅｎｏｍｉｃ ＤＮＡ Ｋｉｔꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ) 进 行ꎬ 采 用 ＮａｎｏＤｒｏｐ 条叶绿体基因组序列进行系统进化树的构建ꎮ 除
２０００(Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃꎬ ＵＳＡ) 检测 ＤＮＡ 纯 了本研究新测定的头花杜鹃和陇蜀杜鹃叶绿体基
度ꎬ采用 Ｑｕａｎｔｕｓ Ｆｌｕｏｒｏｍｅｔｅｒ(Ｐｉｃｏｇｒｅｅｎ) 检测 ＤＮＡ 因组序列外ꎬ其余 １５ 条均下载自 ＮＣＢＩꎬ包括 ７ 条
浓度ꎬ采用琼脂糖凝胶电泳检测 ＤＮＡ 完整性ꎮ 接 杜鹃属植物序列ꎬ３ 条白珠树属( Ｇａｕｌｔｈｅｒｉａ Ｋａｌｍ
着进 行 ＤＮＡ 文 库 构 建ꎬ 并 利 用 Ｉｌｌｕｍｉｎａ ＨｉＳｅｑ ｅｘ Ｌｉｎｎ.)植物序列ꎬ３ 条越桔属( Ｖａｃｃｉｎｉｕｍ Ｌｉｎｎ.)