Page 37 - 广西植物2024年1期
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１ 期 邓永彪等: 珍稀濒危植物越南小花金花茶的叶绿体基因组特征分析 ３ ３
署的 ＩＲｓｃｏｐｅ 对越南小花金花茶及其近缘物种叶 Ｃ)ꎮ 这些类型的 ＳＳＲ 有 １７ 个分布在蛋白编码区、
绿体基因组的 ＬＳＣ / ＩＲｂ / ＳＳＣ / ＩＲａ 边界进行可视化 ４０ 个分布在基因间隔区、９ 个分布在内含子区(图
分析(Ａｍｉｒｙｏｕｓｅｆｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８)ꎮ ２:Ｂ)ꎮ 通过 ＲＥＰｕｔｅｒ 软件分析了越南小花金花茶
１.７ 系统发育分析 叶绿体基因组中的散在重复序列ꎬ共检测到 ３９ 个散
将测序组装得到的越南 小 花 金 花 茶 以 及 从 在重复序列ꎬ分别是 １６ 个正向重复序列( ｆｏｒｗａｒｄ)
ＮＣＢＩ 数据库中获得的 ２３ 个为金花茶组植物的叶 和 ２３ 个回文重复序列(ｐａｌｉｎｄｒｏｍｉｃ)ꎬ但没有检测到
绿体基因组全长序列ꎬ以 Ｐｏｌｙｓｐｏｒａ ｐｅｎａｎｇｅｎｓｉｓ 为 反向( ｒｅｖｅｒｓｅ) 和互补( ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔ) 重复序列的存
外类群ꎬ构建系统发育树ꎮ 具体流程:使用 ＭＡＦＦＴ 在ꎮ 这些散在重复序列的长度在 ３０~６４ ｂｐ 之间ꎬ且
(ｖｅｒｓｉｏｎ ７. ５０５ ) 进 行 多 序 列 比 对ꎬ 使 用 ｔｒｉｍＡＩ 大部分位于 ＩＲ 区的 ｙｃｆ２ 基因中(图 ２:Ｄ)ꎮ
(Ｖ１.４)去除多序列比对结果中的低质量区域ꎬ以 ２.３ 密码子偏好性分析
提高比对结果的质量和准确性ꎻ使用 ＩＱ￣ＴＲＥＥ２ 软 ２.３.１ 同义密码子相对使用度分析 对越南小花
件在 ＴＶＭ ＋ Ｆ ＋ Ｉ ＋ Ｉ ＋ Ｒ６ 模 型 下ꎬ 以 最 大 似 然 法 金花茶叶绿体基因组的 ５２ 个大于 ３００ ｂｐ 的蛋白
(Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄꎬ ＭＬ)构建系统发育树(Ｋａｔｏｈ ＆ 质编码序列进行密码子偏好性分析发现ꎬ其中相
Ｓｔａｎｄｌｅｙꎬ ２０１３ꎻ Ｍｉｎｈ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２１)ꎮ 对同义密码子使用度( ＲＳＣＵ) 值大于 １ 的密码子
有 ３０ 个ꎬ其中 １３ 个以 Ａ (３０ 个中 １３ 个)或 Ｕ (３０
２ 结果与分析 个中 １６ 个) 结 尾ꎬ 以 Ｇ 结 尾 的 数 目 仅 有 １ 个ꎻ
ＲＳＣＵ 值小于 １ 的 ３２ 个密码子多以 Ｃ (３２ 个中 １６
２.１ 叶绿体基因组特征 个)或 Ｇ (３２ 个中 １３ 个) 结尾 ꎬ表明密码子偏好
越南小花金花茶叶绿体基因组包含 １３６ 个功 使用以 Ａ / Ｕ 结尾的密码子(图 ３)ꎮ
能基因(表 １)ꎬ包括 ８７ 个蛋白质编码基因ꎬ４１ 个 ２.３.２ 密码子中性绘图、ＥＮｃ￣ｐｌｏｔ 及 ＰＲ２￣ｐｌｏｔ 分析
ｔＲＮＡ 基因和 ８ 个 ｒＲＮＡ 基因ꎬ在这些基因中ꎬ与自 对 越 南 小 花 金 花 茶 叶 绿 体 基 因 进 行 中 性 图
我复制相关的基因有 ７８ 个ꎬ与光合作用有关的基 (ＧＣ１２ ｖｓ ＧＣ３)分析ꎮ 由图 ４:Ａ 可知ꎬ叶绿体基因
因有 ４５ 个ꎬ其他功能未知的基因共有 １３ 个ꎮ 基因 分布相对集中ꎬ但并不密集ꎮ ＧＣ１２ 和 ＧＣ３ 的平均
组中有 １６ 个双拷贝基因 ( ｎｄｈＢ、ｒｐｌ２、ｒｐｌ２３、ｒｐｓ７、 值分别为 ４３.１０％ 和 ２７.４９％ꎮ ＧＣ１２ 和 ＧＣ３ 的相
２
ｒｐｓ１２、 ｒｒｎ４.５Ｓ、 ｒｒｎ５Ｓ、 ｒｒｎ１６Ｓ、 ｒｒｎ２３Ｓ、 ｔｒｎＩ￣ＣＡＵ、 关系数为 ｒ ＝ ０.１１８( Ｒ ＝ ０.０１４)ꎬ回归曲线斜率为
ｔｒｎＬ￣ＣＡＡ、 ｔｒｎＮ￣ＧＵＵ、 ｔｒｎＲ￣ＡＣＧ、 ｔｒｎＶ￣ＧＡＣ、 ｙｃｆ２、 ０.１０７ꎬ表明 ＧＣ１２ 与 ＧＣ３ 无显著相关性ꎮ 由此推
ｙｃｆ１５)ꎬ ２ 个四拷贝基因( ｔｒｎＩ￣ＧＡＵꎬ ｔｒｎＡ￣ＵＧＣ)ꎮ 断密码子使用偏好性受突变压力影响较小ꎬ而自
在越南小花金花茶的叶绿体基因组中共有 １０ 个 然选择等因素的贡献更大ꎮ
基因含有内含子ꎬ分别是 ｐｅｔＢ、ｐｅｔＤ、ｒｐｓ１６、ｒｐｌ１６、 为了评估越南金花茶叶绿体基因组中蛋白编
ｒｐｌ１２、ａｔｐＦ、ｒｐｏＣ１、ｃｌｐＰ、ｎｄｈＢ、ｎｄｈＡꎬ其中 ｒｐｌ１２ 和 码基因的密码子偏好程度ꎬ计算并分析了 ＥＮＣ 值ꎮ
ｎｄｈＢ 基因都含有 ２ 个内含子ꎮ 如图 ４:Ｂ 所示ꎬ大部分基因的 ＥＮＣ 值低于预期
越南小花金花茶叶绿体基因组为环状双链四 值ꎬ位于标准曲线下方ꎬ表明密码子使用偏好性主
分体结构( 图 １)ꎬ长度为 １５６ ９６１ ｂｐꎬ其中有两个 要受自然选择等因素的影响ꎬ而突变压力仅起次
长度为 ２６ ０４７ ｂｐ 的反向重复( ＩＲ) 区域被一个 ８６ 要作用ꎮ 为了进一步反映差异ꎬ分析了越南小花
６００ ｂｐ 的大单拷贝(ＬＳＣ)区域和一个 １８ ２６７ ｂｐ 的 金花茶叶绿体基因的 ＥＮＣ 频数分布(表 ２)ꎮ ＥＮＣ
小单拷贝( ＳＳＣ) 区域分开ꎮ 叶绿体基因组的 ＧＣ 比值在－０.０５ ~ ０.４５ 之间ꎬ其中 ９ 个(１７.００％ ) 基
总含量为 ３７.３２％ꎬ其中 ＬＳＣ 区为 ３５.３３％ꎬＳＳＣ 区 因分布在－０.０５ ~ ０.０５ 范围内ꎬ表明这部分基因分
为 ３０.６０％ꎬＩＲ 区为 ４２.９８％ꎮ 布在标准曲线周围ꎬ而剩余的大部分基因都距离
２.２ 重复序列分析 标准曲线较远ꎬ以上结果说明了自然选择对越南
通过 ＭＩＳＡ 在线网站分析ꎬ发现越南小花金花 小花 金 花 茶 叶 绿 体 基 因 组 密 码 子 偏 好 的 影 响
茶的叶绿体基因组中含有的 ＳＳＲ 位点数目为 ６６ 更大ꎮ
个ꎬ类型包括单核苷酸、二核苷酸、三核苷酸、四核 如果密码子偏好性完全受突变影响ꎬ则密码
苷酸和六核苷酸且大多数为单核苷酸重复(图 ２:Ａꎬ 子第 ３ 位核苷酸 Ａ、Ｔ、Ｃ、Ｇ 的使用频率相同ꎮ 在本
