Page 7 - 《广西植物》2025年第5期
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５ 期 曲荣举等: 高山植物唐古红景天叶绿体基因组特征及系统发育分析 ８ １ １
花红景天的含量ꎻ史国民等(２０２１) 为确定唐古红 ＧｅＳｅｑ 软件(Ｔｉｌｌｉｃｈ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７) 和 ＰＧＡ 软件( Ｑｕ
景天诱导愈伤组织的最优外植体及对应的最佳激 ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１９)分别对其进行基因注释ꎬ参数设置为
素配比ꎬ利用幼嫩叶、茎和根为外植体进行不同激 默认ꎬ结合 ２ 种软件的注释结果进行人工手动校
素配比对愈伤组织增殖的影响实验ꎬ筛选出最优 正ꎬ去 除 错 误 和 冗 余ꎻ 通 过 在 线 工 具 ＯＧＤＲＡＷ
的外植 体 为 叶 片ꎬ培 养 基 配 比 为 ＭＳ ＋ ６￣ＢＡ ( ０. ５ (Ｌｏｈｓｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１３)进行指纹图谱可视化ꎻ完整的
ｍｇＬ ) ＋ＮＡＡ(０.５ ｍｇＬ )ꎬ这些研究为其种质 序列及注释信息上传至美国国家生物技术信息中
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资源保存和人工驯化栽培提供了基础数据ꎮ 然 心 ＮＣＢＩ 网站(ＧｅｎＢａｎｋ:ＯＲ１２０３７２)ꎮ
而ꎬ目前关于唐古红景天叶绿体基因组结构和特 １.２.３ 密码子偏好性和 ＳＳＲ 位点分析 利用在线
征以及系统发育关系的研究尚未见报道ꎮ 鉴于 程序 ＭＩＳＡ(Ｂｅｉｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７) 检测唐古红景天叶
此ꎬ本研究以唐古红景天叶绿体基因组为研究对 绿体基因组的简单重复序列( ＳＳＲｓ)ꎬ单核苷酸设
象ꎬ 利 用 高 通 量 测 序 技 术 进 行 测 序ꎬ 采 用 置为 １０ 次最小重复数、二核苷酸 ５ 次、三核苷酸 ４
ＮＯＶＯＰｌａｓｔｙ、ＧｅＳｅｑ、ＰＧＡ、ＩＲｓｃｏｐｅ、ＭＩＳＡ 等多种生 次、四 核 苷 酸 至 六 核 苷 酸 均 为 ３ 次ꎬ 同 时 运 用
物信息学分析软件ꎬ拟探讨以下问题:(１) 唐古红 ＣｏｄｏｎＷ 软件(Ｓｈａｒｐ ＆ Ｌｉꎬ １９８７ꎻ Ｓｈｉｅｌｄｓ ＆ Ｓｈａｒｐꎬ
景天叶绿体基因组结构特征ꎻ(２) 基因数量、功能 １９８７)统计分析唐古红景天叶绿体基因组的密码
及分布情况ꎻ(３)ＳＳＲ 位点数量及特征ꎻ(４) 基因选 子偏好性ꎮ
择压力情况ꎻ(５) 基因收缩与扩张情况ꎻ(６) 红景 １.２.４ ＩＲ 边界区收缩和扩张与选择压力分析 将
天属物种系统发育关系及唐古红景天系统位置ꎮ 唐 古 红 景 天 与 其 近 缘 种 长 鞭 红 景 天 ( Ｒ.
ｆａｓｔｉｇｉａｔａ)、大花红景天(Ｒ. ｃｒｅｎｕｌａｔａ)、圣地红景天
１ 材料与方法 (Ｒ. ｓａｃｒａ)、狭叶红景天( Ｒ. ｋｉｒｉｌｏｗｉｉ)、四裂红景天
(Ｒ. ｑｕａｄｒｉｆｉｄａ) 和喜马红景天( Ｒ. ｈｉｍａｌｅｎｓｉｓ) 的叶
１.１ 实验材料 绿体基因组序列进行比较并确定基因组的变异热
唐古红景天新鲜叶片采自青海省海西州德令 点ꎬ利用 ＩＲｓｃｏｐｅ 软件(Ａｍｉｒｙｏｕｓｅｆｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８) 可
哈市哈拉湖南岸(９７°３６′１.３３″ Ｅ、３８°１１′４４.８″ Ｎꎬ 视化红景天属 ７ 个物种的叶绿体基因组 ＬＳＣ / ＩＲＢ /
海拔 ４ ０５６ ｍ)ꎬ新鲜叶片放入材料袋后置于装满 ＳＳＣ / ＩＲＡ 边界区差异ꎮ
硅胶的密封收集盒中干燥保存ꎮ 凭证标本保存于 以圣地红景天作为参照ꎬ利用 ＤｎａＳＰ ｖ５ 软件
中国科学院西北高原生物研究所青藏高原生物标 (Ｌｉｂｒａｄｏ ＆ Ｒｏｚａｓꎬ ２００９) 计算所有蛋白编码基因
本馆(ＨＮＷＰ)ꎮ 在唐古红景天、四裂红景天、狭叶红景天和喜马红
１.２ 实验方法 景天的 Ｋａ / Ｋｓ 比值ꎮ
１.２.１ 基因组 ＤＮＡ 提取和测序 唐古红景天的基 １.２.５ 系统发育分析和分歧时间估计 从 ＮＣＢＩ 数
因组 ＤＮＡ 采用改良的 ＣＴＡＢ 法( Ｄｏｙｌｅ ＆ Ｄｏｙｌｅꎬ 据库下载唐古红景天 ２３ 个近缘种的叶绿体基因
１９８７ꎻ Ｔａｉ ＆ Ｔａｎｋｓｌｅｙꎬ １９９０) 进行提取ꎻ并依次使 组序列ꎬ以蔷薇科( Ｒｏｓａｃｅａｅ) 李属( Ｐｒｕｎｕｓ) 欧李
用 １％琼脂糖凝胶电泳、Ｎａｎｏｄｒｏｐ、Ｑｕｂｉｔ ２.０ 荧光定 (Ｐ. ｈｕｍｉｌｉｓ)为外类群ꎬ利用 ＭＡＦＦＴ 软件(Ｋａｔｏｈ ｅｔ
量仪对 ＤＮＡ 的完整性、纯度( ＯＤ２６０ / ２８０) 和浓度 ａｌ.ꎬ ２００２)在默认设置下进行多序列比对ꎬ序列经
进行质量检测ꎮ 质检合格的 ＤＮＡ 样品于 Ｃｏｖａｒｉｓ Ｇｂｌｏｃｋ 剪切后使用 ＭｏｄｅｌＦｉｎｄｅｒ 筛选最优核苷酸替
超声波破碎仪进行随机打断ꎬ并经序列末端修复、 换模型ꎬ应用 ＰｈｙｌｏＳｕｉｔｅ 软件包中的 ＩＱ ｔｒｅｅ 软件构
加 Ａ 尾和测序接头、纯化、ＰＣＲ 扩增等过程完成文 建最大似然( ｍａｘｉｍｕｍ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄꎬＭＬ) 树进行系统
库构建和质检ꎬ随后利用 Ｉｌｌｕｍｉｎａ ＮｏｖａＳｅｑ６０００ 高 发 育 分 析 ( Ｇｕｉｎｄｏｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１０ꎻ Ｎｇｕｙｅｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ
通量测序平台对小片段文库测序ꎮ ２０１５)ꎬ步长值(ｂｏｏｔｓｔｒａｐ ｖａｌｕｅ)设置为 ５ ０００ꎮ
１.２.２ 叶绿体基因组组装和注释 以红景天( Ｒ. 红景天属物种化石记录通过文献查找( Ｚｈａｎｇ
ｒｏｓｅａ ) 的 叶 绿 体 基 因 组 序 列 ( ＧｅｎＢａｎｋ: ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１４) 结 合 ＴｉｍｅＴｒｅｅ Ｄａｔａｂａｓｅ 在 线 网 站
ＭＨ４１０２１６) 为 参 考ꎬ 采 用 ＮＯＶＯＰｌａｓｔｙ 软 件 (ｈｔｔｐ: / / ｗｗｗ.ｔｉｍｅｔｒｅｅ.ｏｒｇ / ) 进行查询ꎬ获取到四裂
(Ｄｉｅｒｃｋｘｓｅｎｓ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７ꎻ Ｄｉｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０) 在默 红景天与狭 叶 红 景 天 的 分 歧 时 间 为 ０. ９３ ~ ３. ３３
认设置下组装唐古红景天的叶绿体基因组ꎻ利用 Ｍｙａ( 百 万 年 前ꎬ ｍｉｌｌｉｏｎ ｙｅａｒｓ ａｇｏ)ꎬ 背 药 红 景 天
