Page 51 - 广西植物2024年1期
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１ 期 汪雨等: 两种珍稀白蝶兰属(兰科)叶绿体基因组比较分析 ４ ７
组间的核苷酸多样性(Ｐｉ)值可知ꎬ基因间隔区的 Ｐｉ
值为 ０ ~ ０.０５３ ４( 图 ５: Ａ)ꎬ编码区的 Ｐｉ 值为 ０ ~
０.０１８ ９(图 ５: Ｂ)ꎬ表明二者的编码区序列相对保
守ꎮ 大多数的高变位点位于 ＬＳＣ 区ꎬ其次是 ＳＳＣ
区ꎬＩＲ 区序列的 Ｐｉ 值较低ꎮ 在非编码区中ꎬｐｅｔＧ －
ｔｒｎＷ￣ＣＣＡ 的核苷酸多样性值最高(Ｐｉ ＝ ０.０５３ ４)ꎬ除
此之外ꎬ还有 ５ 个基因间隔区 ｒｐｓ１６－ｔｒｎＱ￣ＵＵＧ、ｒｐｓ１４－
ｐｓａＢ、ｐｅｔＤ－ｒｐｏＡ、ｒｐｌ１６－ｒｐｓ３、ｒｒｎ４.５－ｒｒｎ５(Ｐｉ>０.０３０ ０)
可视为高变区ꎮ 在编码区中ꎬｐｓａＪ 基因的核苷酸多
样性值最高(Ｐｉ ＝ ０.０１８ ９)ꎬ以及其他 ２ 个基因 ｔｒｎＳ￣
ＧＧＡ(Ｐｉ ＝ ０.０１１ ５)和 ｒｐｌ３２(Ｐｉ ＝ ０.０１１ ５)的核苷酸多
样性值均大于 ０.０１０ ０ꎬ可视为多样性较高的基因ꎮ
这些核苷酸多样性程度高的基因和基因间隔区可
开发为潜在的物种鉴定的特异性分子标记ꎮ
２.５ 白蝶兰属和玉凤花属的基因组比较
Ａ. 龙头兰花ꎻ Ｂ. 龙头兰植株ꎻ Ｃ. 景洪白蝶兰ꎮ 笔者将新测序的 ２ 种白蝶兰属植物与其近缘
Ａ. Ｆｌｏｗｅｒｓ ｏｆ Ｐｅｃｔｅｉｌｉｓ ｓｕｓａｎｎａｅꎻ Ｂ. Ｐｌａｎｔ ｏｆ Ｐ. ｓｕｓａｎｎａｅꎻ
种狭 叶 白 蝶 兰、 鹅 毛 玉 凤 花、 线 叶 十 字 兰 和 Ｈ.
Ｃ. Ｐ. ｈａｗｋｅｓｉａｎａ.
ｃｒｕｃｉｆｏｒｍｉｓ 共 ６ 个种的叶绿体基因组的边界基因进
图 １ 龙头兰和景洪白蝶兰
Ｆｉｇ. １ Ｐｅｃｔｅｉｌｉｓ ｓｕｓａｎｎａｅ ａｎｄ Ｐ. ｈａｗｋｅｓｉａｎａ 行了比较分析ꎮ 叶绿体基因组边界收缩扩张分析
显示(图 ６)ꎬ６ 个种在 ＬＳＣ / ＩＲｂ、ＩＲｂ / ＳＳＣ、ＳＳＣ / ＩＲａ
和 ＩＲａ / ＬＳＣ 边界都具有相同的基因ꎬ包括 ｒｐｌ２２、
２.３ 叶绿体基因组中的突变和插入缺失
ｎｄｈＦ、ｙｃｆ１、ｒｐｓ１９ 和 ｐｓｂＡꎬ并且收缩和扩张的程度
比对 ２ 种白蝶兰属植物的叶绿体基因组序列ꎬ
较为相似ꎮ Ｒｐｌ２２ 基因跨 ＬＳＣ / ＩＲｂ 边界ꎬ６ 个种仅
发现共有 ７０６ 个点突变ꎮ 其中 ＩＲ 区、ＬＳＣ 区、ＳＳＣ
有 １ ｂｐ 之差ꎮ ｎｄｈＦ 基因跨 ＩＲｂ / ＳＳＣ 边界ꎬ６ 个种
区发生点突变次数分别为 ４８、５１７、１４１ 次( 表 ３)ꎮ 仅有 ６ ｂｐ 之差ꎬ其中龙头兰、景洪白蝶兰和鹅毛玉
７０６ 个 ＳＮＰｓ 标记中包括 ２５９ 个转换和 ４４７ 个颠换 凤花 相 同ꎬ 而 狭 叶 白 蝶 兰、 线 叶 十 字 兰 和 Ｈ.
(图 ４)ꎮ 经统计发现ꎬ在两条叶绿体基因组序列
ｃｒｕｃｉｆｏｒｍｉｓ 相同ꎮ ｙｃｆ１ 基因跨 ＳＳＣ / ＩＲａ 边界ꎬ在龙
中ꎬ发生突变频次最高的区域为内含子ꎬ每 １００ ｂｐ 头兰和鹅毛玉凤花中延伸至 ＩＲ 区 ９９３ ｂｐꎬ在景洪
大约会发生 ６.２３８ ５３ 次突变事件ꎮ 白蝶兰和狭叶白蝶兰中延伸至 ＩＲ 区 １ ００２ ｂｐꎬ在
在 ２ 种白蝶兰属植物的叶绿体基因组中共检
线叶十字兰和 Ｈ. ｃｒｕｃｉｆｏｒｍｉｓ 中延伸至 ＩＲ 区 １ ０３２
测到 ＩｎＤｅｌｓ １５２ 个ꎬ其中 ＩＲ 区、ＬＳＣ 区、ＳＳＣ 区分 ｂｐ(图 ６)ꎮ 从边界分析来看ꎬ白蝶兰属 ３ 种和玉凤
别产生了 ８、１３１、１３ 个 ＩｎＤｅｌｓ(表 ３)ꎮ 内含子区域 花属 ３ 种之间无明显差异ꎬ表明叶绿体基因组结
每 １００ ｂｐ 会发生 １.７４３ １２ 次 ＩｎＤｅｌｓ 事件ꎮ 而蛋白 构不支持 ２ 个属的划分ꎮ
质编码区相对保守ꎬ每 １００ ｂｐ 仅发生 ０.０１３ ９４ 次ꎮ 以注释的狭叶白蝶兰序列为参考序列ꎬ利用
在 ＬＳＣ 区 ｔｒｎＬ￣ＵＡＡ 和 ｔｒｎＦ￣ＧＡＡ ２ 个基因之间的序 在线软件 ｍＶＩＳＴＡ 分析了 ６ 个物种叶绿体基因组
列中发现了最长的 ＩｎＤｅｌｓ(１０４ ｂｐ)ꎮ 另外 ３ 个较 的序列差异(图 ７)ꎮ 由图 ７ 可知ꎬ６ 个物种中 ＬＳＣ
长的 ＩｎＤｅｌｓ 也 在 ＬＳＣ 区ꎬ 分 别 位 于 ｔｒｎＴ￣ＧＧＵ 和 区和 ＳＳＣ 区的差异性高于 ＩＲ 区ꎬ非编码区的差异
ｐｓｂＤ 基因之间(８４ ｂｐ)、ｎｄｈＣ 和 ｔｒｎＶ￣ＵＡＣ 基因之 性高于编码区ꎮ 其中ꎬ差异性较大的基因为 ａｃｃＤꎬ
间(５４ ｂｐ)、ｔｒｎＬ￣ＵＡＡ 基因内(５０ ｂｐ)ꎮ 这 ４ 个较大 差异性较高的区域有 ｒｐｓ１９－ｐｓｂＡ、ｍａｔＫ－ｔｒｎＱ￣ＵＵＧ、
的 ＩｎＤｅｌｓ 可以作为潜在的分子标记开发区域ꎬ用 ｐｓｂＭ－ｐｓｂＤ、ｔｒｎＴ￣ＵＧＵ－ｎｄｈＪ、ａｃｃＤ－ｐｓａＩ、ｙｃｆ４－ｃｅｍＡ、
来特异性识别龙头兰和景洪白蝶兰ꎮ ｃｌｐＰ－ｐｓｂＢ、ｎｄｈＦ －ｔｒｎＬ￣ＵＡＧ、ｒｐｓ１５ －ｙｃｆ１ 等区域ꎬ可
２.４ 叶绿体基因组序列的核苷酸多样性 以利用这些区域ꎬ开发特异性标记ꎬ进行物种鉴定
通过计算龙头兰和景洪白蝶兰的叶绿体基因 和系统发育研究ꎮ
