Page 162 - 《广西植物》2023年第10期

１ ９ １ ６ 广 西 植 物 ４３ 卷
表 ３ 头花杜鹃、陇蜀杜鹃叶绿体 传背景差异较大的个体产生可育杂交后代时ꎬ基
基因组中的简单重复序列 因组发生了重组与整合ꎬ或许是该属植物叶绿体
Ｔａｂｌｅ ３ Ｓｉｍｐｌｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｒｅｐｅａｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ
基因组结构发生变异的原因ꎮ
ｇｅｎｏｍｅｓ ｉｎ Ｒｈｏｄｏｄｅｎｄｒｏｎ ｃａｐｉｔａｔｕｍ ａｎｄ Ｒ. ｐｒｚｅｗａｌｓｋｉｉ
杜鹃属植物叶绿体基因组的结构变异导致了
头花杜鹃 陇蜀杜鹃 基因复制和缺失事件ꎮ 在大部分被子植物中 ｙｃｆ１
Ｒ. ｃａｐｉｔａｔｕｍ Ｒ. ｐｒｚｅｗａｌｓｋｉｉ
基因具有 ２ 个拷贝ꎬ位于 ＩＲａ－ＳＳＣ 边界的为完整
ＳＳＲ 类型 基序
比例 比例
ＳＳＲ ｔｙｐｅ Ｍｏｔｉｆ 基因ꎬ位于 ＩＲｂ－ＳＳＣ 边界的 ｙｃｆ１ 基因则被截断ꎬ成
数量 Ｐｅｒｃｅｎ￣ 数量 Ｐｅｒｃｅｎ￣
Ｎｕｍｂｅｒ ｔａｇｅ Ｎｕｍｂｅｒ ｔａｇｅ 为一个假基因ꎬ除阔柄杜鹃外的 ８ 种杜鹃属植物
(％) (％)
叶绿体基因组均完全缺失了 ｙｃｆ１ 基因ꎬ结合该属
单核苷酸 Ａ / Ｔ ８３ ９６.５１ ７１ １００.００
Ｍｏｎｏ￣ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ 植物叶绿体基因组特征推断ꎬ不同物种出现不同
Ｃ / Ｇ ３ ３.４８ ０ ０.００
类型的基因缺失或复制与 ＩＲ 区的扩张或收缩的
二核苷酸 ＴＡ / ＴＡ ０ ０.００ １７ ８９.４７
Ｄｉ￣ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ 程度差异有关ꎮ 此外ꎬ对于 ｔＲＮＡ 来说ꎬ某一基因
ＡＴ / ＡＴ １９ １００ ２ １０.５３
三核苷酸 ＡＡＧ / ＣＴＴ １０ ８３.３３ ０ ０.００ 拷贝的缺失ꎬ有其他拷贝可以作为补充ꎬ不影响功
Ｔｒｉ￣ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ
ＡＡＴ / ＡＴＴ ２ １６.６７ ０ ０.００ 能的执行ꎬ对蛋白编码基因来说ꎬ则需要核基因的
ＡＧＡ / ＴＣＴ ０ ０.００ ４ １６.００
编码产物转运至叶绿体补充相应的功能( 李岩等ꎬ
２０１７)ꎬ如秀雅杜鹃、马缨杜鹃( 原变种) 等叶绿体
ＡＴＡ / ＴＡＴ ０ ０.００ １ ４.００
ＧＡＡ / ＴＴＣ ０ ０.００ １６ ６４.００
基因组缺失了 ｉｎｆＡ 基因ꎬ或许是该基因从叶绿体
ＴＡＡ / ＴＴＡ ０ ０.００ ２ ８.００
基因组转移到了细胞核中并进行转录ꎬ随后再将
ＴＴＣ / ＧＡＡ ０ ０.００ ２ ８.００
编码的蛋白转运回叶绿体参与生命活动( Ｓｕｇｉｕｒａ
四核苷酸 ＡＡＡＴ / ＡＴＴＴ ４ ３３.３３ ２ １２.５０
Ｔｅｔｒａ￣ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００３ꎻ Ｌｅｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００６)ꎮ 与基因缺失相反ꎬ
ＡＡＴＡ / ＴＡＴＴ ０ ０.００ ３ １８.７５
ｎｄｈＦ 等基因由 ＳＳＣ 区转移至 ＩＲ 区时出现基因复
ＡＡＴＴ / ＡＡＴＴ １ ８.３３ １ ６.２５
ＡＡＧＡ / ＴＣＴＴ ０ ０.００ １ ６.２５ 制的情况ꎮ 叶绿体 ＮＡＤＨ 脱氢酶复合体参与光合
循环电子传递和叶绿体呼吸等过程ꎬ突变率高ꎬ对
ＡＧＡＡ / ＴＴＣＴ ０ ０.００ ２ １２.５０
ＡＡＡＣ / ＧＴＴＴ １ ８.３３ ０ ０.００ 环境条件和胁迫敏感( Ｐｅｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１１ꎻ Ｓｉｌｖａ ｅｔ
ＡＴＴＧ / ＣＡＡＴ ０ ０.００ １ ６.２５ ａｌ.ꎬ ２０１６)ꎬ杜鹃属植物大多地处严寒低氧的高原
ＡＴＡＡ / ＴＴＡＴ ０ ０.００ ３ １８.７５
地带ꎬ这意味着 ｎｄｈＦ 等基因的复制可能与物种的
ＡＡＡＧ / ＣＴＴＴ ４ ３３.３３ ０ ０.００
环境适应性有关ꎮ 总之ꎬ叶绿体基因组结构重排
ＣＡＡＡ / ＴＴＴＧ ０ ０.００ １ ６.２５
通常也伴随着部分基因的缺失或复制ꎬ这种现象
ＡＧＡＴ / ＡＴＣＴ １ ８.３３ ０ ０.００
是比较常见的ꎬ而杜鹃属不同物种间基因缺失的
ＡＡＴＣ / ＡＴＴＧ １ ８.３３ ０ ０.００
情况差异较大ꎬ说明了杜鹃属植物叶绿体基因组
ＴＴＴＣ / ＧＡＡＡ ０ ０.００ ２ １２.５０
五核苷酸 ＧＴＣＡＴ / ０ ０.００ １ １００.００ 具有较高的突变性ꎮ
Ｐｅｎｔａ￣ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ ＡＴＧＡＣ
密码子偏好性是指在 ＤＮＡ 编码过程中的各
六核苷酸 ＴＡＡＧＧＧ / ０ ０.００ １ １００.００
Ｈｅｘａ￣ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ ＣＣＣＴＴＡ 同义密码 子 非 均 衡 使 用 的 现 象 ( Ｓｈａｒｐ ＆ Ｃｏｗｅꎬ
１９９１)ꎮ 这是物种或基因长期进化和对自然环境
ＡＡＧＧＧＴ / １ １００.００ ０ ０.００
ＡＣＣＣＴＴ
适应性的结果ꎬ这种偏好性出现在不同物种之间、
不同基因组以及不同基因中( Ｌｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１９)ꎮ 密
五福 花 科 ( Ａｄｏｘａｃｅａｅ) 植 物 ( 约 ３８. ３％) ( Ｆａｎ ｅｔ 码子使用偏好性是基因组中一个重要的演化特
ａｌ.ꎬ ２０１８)低ꎬ这种低 ＧＣ 含量与叶绿体基因组结 征ꎬ对基因表达和生物体进化具有重要意义ꎮ 本
构重排数量的增加有关( Ｗｉｃｋｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１６)ꎮ 目 研究利用生物信息学统计了已发表的杜鹃属植物
前叶绿体基因组重排的机制还不清楚ꎬ有研究推 叶绿体的密码子使用频率ꎬ筛选出了其偏好使用
断ꎬ叶绿体基因组重排可能与叶绿体基因组的遗 的密码子ꎬ从而为提高外源基因的表达效率、转基
传方式有关( Ｚｈａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００３ꎻ王玲等ꎬ２０１１)ꎮ 因研究以及改良育种提供参考ꎮ
杜鹃属植物具有典型的自然杂交现象ꎬ当两个遗 叶绿体基因组中的 ＳＳＲ 具有丰富的多态性位