Page 104 - 《广西植物》2025年第7期

１ ２ ９ ６ 广 西 植 物 ４５ 卷
( １. Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｑｉｎｇｈａｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｘｉｎｉｎｇ ８１０００８ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ２. Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ
Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｑｉｎｇｈａｉ￣Ｘｉｚａｎｇ Ｐｌａｔｅａｕ ｉｎ Ｑｉｎｇｈａｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅꎬ
Ｑｉｎｇｈａｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｘｉｎｉｎｇ ８１０００８ꎬ Ｃｈｉｎａ )

Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ ｇｅｎｏｍｅ ａｎｄ ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｌｏｃａｔｉｏｎ
ｏｆ Ｓｏｐｈｏｒａ ａｌｏｐｅｃｕｒｏｉｄｅｓꎬ ｗｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅｄ ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ ｇｅｎｏｍｅ ｏｆ Ｓ. ａｌｏｐｅｃｕｒｏｉｄｅｓ ｕｓｉｎｇ Ｉｌｌｕｍｉｎａ ｐｌａｔｆｏｒｍꎬ ａｎｄ
ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ａｓｓｅｍｂｌｙꎬ ａｎｎｏｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｂｙ ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ ｍｅｔｈｏｄｓꎬ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｓｔｕｄｉｅｓ
ａｎｄ ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ ｔｉｍｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓ. ａｌｏｐｅｃｕｒｏｉｄｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ ｇｅｎｏｍｅｓ ａｎｄ ｓｉｎｇｌｅ￣ｃｏｐｙ ｏｒｔｈｏｌｏｇｏｕｓ ｇｅｎｅｓ. Ｔｈｅ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) Ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ ｇｅｎｏｍｅ ｏｆ Ｓ. ａｌｏｐｅｃｕｒｏｉｄｅｓ ｗａｓ １５４ ３９９ ｂｐ ｉｎ ｌｅｎｇｔｈꎬ ｗｉｔｈ ａ ｔｙｐｉｃａｌ
ｑｕａｄｒｉｐａｒｔｉｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ３６.６％ ＧＣ ｃｏｎｔｅｎｔꎬ ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ８４ ｐｒｏｔｅｉｎ￣ｃｏｄｉｎｇ ｇｅｎｅｓꎬ ３７ ｔＲＮＡ ｇｅｎｅｓ ａｎｄ ｅｉｇｈｔ
ｒＲＮＡ ｇｅｎｅｓ. (２)Ａ ｔｏｔａｌ ｏｆ ９４ ｓｉｍｐｌｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｒｅｐｅａｔ (ＳＳＲ) ｓｉｔｅｓ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｃｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ ｇｅｎｏｍｅꎬ ｗｈｉｃｈ ｗｅｒｅ
ｍａｉｎｌｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｇｅｎｉｃ ｒｅｇｉｏｎｓ ａｎｄ ｄｏｍｉｎａｔｅｄ ｂｙ ｓｉｎｇｌｅ ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ Ａ/ Ｔ ｒｅｐｅａｔｓ. (３)Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙꎬ ｃｏｄｏｎ
ｂｉａｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｌｅｕｃｉｎｅ (Ｌｅｕ) ｗａｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｆｒｅｑｕｅｎｔ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ ｕｓｅｄ (１０.３９％). Ｔｈｅｒｅ ｗｅｒｅ ２１ ｃｏｄｏｎｓ
ｗｈｏｓｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｓｙｎｏｎｙｍｏｕｓ ｃｏｄｏｎ ｕｓａｇｅ (ＲＳＣＵ) ｗａｓ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ １ ａｎｄ ΔＲＳＣＵ≥０.０８ꎬ ａｌｌ ｏｆ ｗｈｉｃｈ ｍａｉｎｌｙ ｅｎｄｅｄ ｉｎ
Ａ/ Ｕ. Ｔｈｅｉｒ ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ａｒｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｍｕｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｎａｔｕｒａｌ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ. (４)Ｗｅ ａｌｓｏ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ
ｔｈｅ ｙｃｆ２ ｇｅｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ ｇｅｎｏｍｅ ｉｎ Ｓ. ａｌｏｐｅｃｕｒｏｉｄｅｓ ｗｅｒｅ ｕｎｄｅｒ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ
ａｎａｌｙｓｉｓ. (５)Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｌｙꎬ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ ｒａｔｅｓ ｏｆ ｏｒｇａｎｅｌｌｅ ｇｅｎｅｓ ａｎｄ ｎｕｃｌｅａｒ ｇｅｎｅｓꎬ ｔｈｅ ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｔｒｅｅｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ ｇｅｎｏｍｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ａｎｄ ｓｉｎｇｌｅ￣ｃｏｐｙ ｏｒｔｈｏｌｏｇｏｕｓ ｇｅｎｅ
ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｓｃｒｅｅｎｅｄ ｆｒｏｍ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅ/ ｇｅｎｏｍｅ ｗｅｒｅ ｎｏｔ ｅｘａｃｔｌｙ ｔｈｅ ｓａｍｅꎬ ｂｕｔ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ Ｓ. ａｌｏｐｅｃｕｒｏｉｄｅｓ
ａｎｄ Ｓ. ｄａｖｉｄｉｉ ｗｅｒｅ ｃｌｏｓｅｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ. Ｅｓｔｉｍａｔｅｓ ｏｆ ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ ｔｉｍｅｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｏｆ
Ｓ. ａｌｏｐｅｃｕｒｏｉｄｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ ｇｅｎｏｍｅ (８.０５ Ｍｙａ) ｗａｓ ｍｕｃｈ ｓｍａｌｌｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｉｎｇｌｅ￣ｃｏｐｙ ｏｆ ｏｒｔｈｏｌｏｇｏｕｓ
ｇｅｎｅ (１８.２８ Ｍｙａ). Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｃｌａｒｉｆｉｅｄ ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ ｇｅｎｏｍｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｏｆ Ｓ. ａｌｏｐｅｃｕｒｏｉｄｅ. Ｉｔ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｄａｔａ ａｎｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ ｆｏｒ ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ
ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｈｙｌｏｇｅｎｙꎬ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ ａｎｄ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｇｅｒｍｐｌａｓｍ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ Ｓｏｐｈｏｒａ ｉｎ ｔｈｅ
ｆｕｔｕｒｅ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｓｏｐｈｏｒａ ａｌｏｐｅｃｕｒｏｉｄｅｓꎬ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ ｇｅｎｏｍｅꎬ ｃｏｄｏｎ ｕｓａｇｅ ｂｉａｓꎬ ｐｈｙｌｏｇｅｎｙꎬ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ

叶绿体是植物光合作用的主要场所ꎬ是植物 体基因的适应性进化ꎬ结果发现参试物种的叶绿
细胞特有的半自主性细胞器ꎮ 作为相对独立的遗 体基因均受到不同程度的正选择作用ꎮ 此外ꎬ田
传物质ꎬ叶绿体基因组( ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ ｇｅｎｏｍｅ) 包含完 春育等 ( ２０２１) 研 究 认 为 密 码 子 在 遗 传 信 息 从
整且丰富的蛋白编码信息( Ｈｏｗｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００３)ꎬ一 ｍＲＮＡ 传递至蛋白过程中发挥着重要作用ꎮ 在 ２０
般呈环状四分体结构ꎬ包括 １ 个大单拷贝( ｌａｒｇｅ 种编码 氨 基 酸 中ꎬ 除 甲 硫 氨 酸 ( Ｍｅｔ) 和 色 氨 酸
ｓｉｎｇｌｅ￣ｃｏｐｙꎬ ＬＳＣ )、 １ 个 小 单 拷 贝 ( ｓｍａｌｌ ｓｉｎｇｌｅ￣ (Ｔｒｐ)由一种密码子编码外ꎬ其余 １８ 种氨基酸均
ｃｏｐｙꎬ ＳＳＣ) 及 ２ 个反 向 重 复 序 列 ( ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｒｅｐｅａｔ 由多种密码子编码( 田春育等ꎬ２０２１)ꎮ 编码同种
ｓｅｑｕｅｎｃｅꎬ ＩＲｓ)ꎮ 大多被子植物的叶绿体基因组为 氨基酸的不同密码子被称为同义密码子( 田春育
母系遗传、高度保守ꎬ因其结构稳定、进化速率慢 等ꎬ２０２１)ꎮ 同义密码子使用频率不同的现象ꎬ即
及分子 量 小 而 被 广 泛 应 用 于 物 种 鉴 定 ( Ｙａｎｇ ｅｔ 同义密码子使用偏好性ꎮ Ｃｈａｋｒａｂｏｒｔｙ 等(２０２０) 认
ａｌ.ꎬ ２０１３)、系统进化( Ｃａｔｔｏｌｉｃｏꎬ １９８６)、遗传多样 为由于密码子使用偏好性主要受突变和选择压力
性( Ａｌｌｅｎｄｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００７) 及 基 因 工 程 ( Ｄａｎｉｅｌｌ ｅｔ 影响ꎬ因此密码子使用偏好性在物种进化研究时
ａｌ.ꎬ ２０１６) 等研究ꎮ 在分子进化、比较基因组学、 能预测基因的表达水平ꎬ可以在分子水平上深层
系统发育重建等领域具有重要作用ꎬ可为揭示分 理解物种的进化过程(Ｌｅｆｆｌｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１２)ꎮ
子序列的进化过程及基因组进化的分子机制提供 苦 豆 子 ( Ｓｏｐｈｏｒａ ａｌｏｐｅｃｕｒｏｉｄｅｓ ) 是 豆 科
理 论 依 据 ( Ｌｉ ＆ Ｊａｃｋꎬ １９９８ )ꎮ 例 如ꎬ 王 博 等 (Ｆａｂａｃｅａｅ)苦参属(Ｓｏｐｈｏｒａ) 一种多年生草本植物
(２０１２)利用叶绿体全基因组分析了真叶植物叶绿 (中国科学院中国植物志编辑委员会ꎬ１９８４)ꎬ广泛