Page 21 - 《广西植物》2025年第1期

１ 期 王其刚等: 中甸刺玫的叶绿体基因组特征及种内变异 １ ７

最大且在 ＬＳＣ 区的 ｐｓｂＭ 和 ｔｒｎＤ 之间有一个长为 进行密码子偏好分析ꎬ计算同义密码子相对使用
５０５ ｂｐ 的插入ꎮ 在此基础上ꎬ为了探究中甸刺玫 值(ｒｅｌａｔｉｖｅ ｓｙｎｏｎｙｍｏｕｓ ｃｏｄｏｎ ｕｓａｇｅ ｖａｌｕｅｓꎻ ＲＳＣＵ)
种内表型变异的遗传背景ꎬ本研究利用二代测序 并统计 ＡＴ 含量ꎮ 用重复序列分析软件 ＲＥＰｕｔｅｒ
技术对 ４０ 个不同表型的中甸刺玫代表性个体的 软 件 ( ｈｔｔｐｓ: / / ｂｉｂｉｓｅｒｖ. ｃｅｂｉｔｅｃ. ｕｎｉ － ｂｉｅｌｅｆｅｌｄ. ｄｅ /
叶绿体基因组进行了测序、组装和比较分析ꎬ探讨 ｒｅｐｕｔｅｒ)(Ｋｕｒｔｚ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００１)ꎬ搜索基因组中的正向
以下问题:(１)中甸刺玫叶绿体基因组的序列特征 重复(ｆｏｒｗａｒｄ ｒｅｐｅａｔｓ)和反向重复(ｒｅｖｅｒｓｅ ｒｅｐｅａｔｓ)
和密码子偏好性ꎻ(２)中甸刺玫种内不同表型个体 序列ꎮ 软件运行时ꎬ设置搜索的重复序列长度不
在叶绿体基因组上是否存在较大的变异ꎮ 以期为 小于 ２０ ｂｐꎬ 序 列 一 致 性 大 于 ８５％ꎮ 此 外ꎬ 利 用
中甸刺玫的物种形成和保护提供更多的遗传信 ＭＩＳＡ(Ｂｅｉｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ２０１７) 软件来鉴定简单重复序
息ꎬ也为探讨其种内表型变异的分子机制提供叶 列ꎬ搜索的阈值设置为单核苷酸、二核苷酸、三核

绿体基因组方面的基础数据ꎮ 苷酸、四核苷酸、五核苷酸和六核苷酸重复次数分
别不小于 １０、５、４、３、３ 和 ３ꎮ
１ 材料与方法 １.２.３ 种内不同个体的叶绿体基因组序列比较
在 Ｇｅｎｅｉｏｕｓ 软件中调用 Ｍａｕｖｅ 程序(Ｄａｒｌｉｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ
１.１ 研究材料 ２００４)对中甸刺玫 ４０ 个代表性植株的叶绿体基因
用于叶绿体基因组序列特征分析的中甸刺玫 组进行比对ꎬ分析不同植株的叶绿体基因组间是
植株来源于香格里拉市小中甸镇和平村塘安培组 否存在大片段的逆转或丢失ꎮ 用 ＤＮＡＳＰ ｖ５.１０ 软
(９９°４９′３８.１″ Ｅ、２７°３２′１６.６８″ Ｎꎬ ３ ２４８ ｍ)ꎬ其原 件(Ｌｉｂｒａｄｏ ＆ Ｒｏｚａｓꎬ ２００９) 计算种内叶绿体基因
始序列已上传至 ＮＣＢＩꎬ序列号为 ＭＧ４５０５６５.１ꎮ 其 组的单倍型多样性和核苷酸多态性( Ｐ )ꎬ筛选叶
ｉ
余 ４０ 个不同表型的代表性植株的基本信息见表 绿体基因组中的高变区ꎮ
１ꎮ 于 ２０２１ 年 ６ 月底在野外采集当年生成熟健康
叶片ꎬ立即用硅胶进行干燥ꎬ－１８ ℃ 低温保存用于 ２ 结果与分析
后续实验ꎮ
１.２ 研究方法 ２.１ 中甸刺玫叶绿体基因组的结构特征
１.２.１ 基因组总 ＤＮＡ 的提取、测序、组装及注释 中甸刺玫种内不同表型的 ４０ 个代表性植株的
使用改良的 ＣＴＡＢ 法进行中甸刺玫叶片的总 ＤＮＡ 叶绿体基因组序列的长度、各分区长度、ＧＣ 含量、
提取ꎬ达到建库测序要求的 ＤＮＡ 送到北京诺禾致源 编码基因数目等基本信息见图 １ 和表 ２ꎮ 中甸刺
科技股份有限公司用 Ｉｌｌｕｍｉｎａ Ｈｉｓｅｑ ２０００ 测序平台 玫的基因组序列全长１５７ １７３ ~ １５７ ２６１ ｂｐꎬ植株间
进行建库测序ꎬ每个样品得到约 ３.５ Ｇｂ 的 １５０ ｂｐ 短 相差 ８８ ｂｐꎮ 基 因 组 最 大 的 是 ７ － １ 号 植 株ꎬ 为
片段原始序列(ｒａｗ ｄａｔａ)ꎬ用 ＮＧＳＱＣ Ｔｏｏｌｋｉｔ＿ｖ２.３.３ １５７ ２６１ ｂｐꎬ 基 因 组 最 小 的 是 ２ － ５ 号 植 株ꎬ 为
软件(Ｐａｔｅｌ ＆ Ｊａｉｎꎬ ２０１２)按照默认参数对原始序列 １５７ １７３ ｂｐꎮ ＬＳＣ 区长为 ８６ ３００ ~ ８６ ３５３ ｂｐꎬ相差

进行 过 滤 筛 选ꎬ 得 到 高 质 量 的 有 效 序 列 ( ｃｌｅａｎ ５３ ｂｐꎬ最长的是 ７－１ 号植株ꎬ最短的是 ２ － ５ 号植
ｄａｔａ )ꎮ 使 用 ＧｅｔＯｒｇａｎｅｌｌｅ ( ｈｔｔｐｓ:/ / ｇｉｔｈｕｂ. ｃｏｍ/ 株ꎻＳＳＣ 区长为 １８ ７６５ ~ １８ ８０３ ｂｐꎬ相差 ３８ ｂｐꎻ反
Ｋｉｎｇｇｅｒｍ/ ＧｅｔＯｒｇａｎｅｌｌｅ)进行 ｄｅ ｎｏｖｏ 从头组装ꎬ得到 向重复 ＩＲ 区长度均为 ２６ ０５４ ｂｐꎬ说明种内基因组
叶绿体全基因组序列ꎮ 将组装好的基因组序列使 大小的差异主要来源于 ＬＳＣ 区和 ＳＳＣ 区ꎮ 基因组
用 ＣｐＧＡＶＡＳ( Ｌｉｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１２) 自动进行注释ꎬ用 的 ＧＣ 含量在不同个体间无显著差异ꎬ全基因组的
Ｇｅｎｉｏｕｓ ９.１(Ｋｅａｒｓｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１２)进行校对和调整每 ＧＣ 含 量 均 为 ３７. ２％ꎬ 其 中 ＩＲ 区 的 ＧＣ 含 量 为

个注释基因的边界区域ꎬ采用 ＯＧＤＲＡＷ( Ｌｏｈｓｅ ｅｔ ４２.７％ꎬＬＳＣ 区的 ＧＣ 含量为 ３５.２％ꎬＳＳＣ 区的 ＧＣ
ａｌ.ꎬ ２０１３)绘制叶绿体基因组物理图谱ꎮ 含量为 ３１.２％ꎮ
１.２.２ 叶绿体基因组结构分析 利用 Ｇｅｎｅｉｏｕｓ 软 ２.２ 中甸刺玫叶绿体基因组的基因构成
件对已上传到 ＮＣＢＩ、序列号为 ＭＧ４５０５６５.１ 的中 由表 ３ 可知ꎬ中甸刺玫的叶绿体基因组共编码
甸刺玫叶绿体全基因组进行叶绿体全基因组编码 １３２ 个功能基因ꎬ包括 ８７ 个蛋白质编码基因ꎬ３７
基因构成统计ꎮ 用 ＭＥＧＡ６( Ｔａｍｕｒａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１３) 个 ｔＲＮＡ 基因和 ８ 个 ｒＲＮＡ 基因ꎮ 其中ꎬ与光合作