Page 105 - 《广西植物》2025年第7期
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７ 期 才让扎西等: 苦豆子叶绿体基因组密码子偏好性分析及系统发育研究 １ ２ ９ ７
分布于我国西北、华北地区的荒漠与半荒漠环境 豆子的叶绿体基因组特征及其在苦参属中的系统
(姚政宇等ꎬ２０２３ꎻ王亚男ꎬ２０２３)ꎬ具有较强的耐 进化地位ꎬ本研究利用高通量测序技术获得苦豆
寒、耐旱、耐盐碱及抗风沙特性ꎬ是重要的防风固 子的叶绿体基因组序列ꎬ明晰基本特征和密码子
沙植物(王彦芹等ꎬ２０１７)ꎮ 有研究表明ꎬ苦豆子富 使用偏好性及其影响因素ꎬ在此基础上基于豆科
含蛋白质、生物碱、挥发油及黄酮类化合物( 宋萍 植物叶绿体全基因组以及由转录组 / 基因组提取
等ꎬ２０２３)ꎬ全株均可入药ꎬ具有重要的药用价值 获得的单拷贝直系同源基因序列ꎬ通过最大似然
(龙澍普等ꎬ２０１２ꎻ史芳芸等ꎬ２０１９)ꎬ亦可作为优质 (ｍａｘｉｍｕｍ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄꎬ ＭＬ) 法 和 贝 叶 斯 ( Ｂａｙｅｓｉａｎ
畜牧业饲料(史芳芸等ꎬ２０１９)ꎬ同时也是我国西北 ｉｎｆｅｒｅｎｃｅꎬ ＢＩ) 法 构 建 豆 科 代 表 物 种 的 系 统 发 育
荒漠草原重要的蜜源植物之一( 罗术东等ꎬ２００９ꎻ 树ꎬ并分别以叶绿体基因组和单拷贝直系同源基
龙澍普等ꎬ２０１２)ꎮ 目前ꎬ国内外对苦豆子的研究 因为参考ꎬ推测苦豆子分化时间ꎬ以期为苦豆子种
大多集中在其药用价值( 龙澍普等ꎬ２０１２ꎻ史芳芸 质资源筛选及系统发育研究提供基础资料ꎮ
等ꎬ２０１９)、 饲 用 价 值 ( 李 昊ꎬ２０１９)、 生 物 学 特 性
(中国科学院中国植物志编辑委员会ꎬ１９８４ꎻ苏永 １ 材料与方法
霞等ꎬ２０２０)、资源化利用(杨阳和刘秉儒ꎬ２０１３ꎻ苏
永霞等ꎬ２０２０)、种质资源( 张雨等ꎬ２０２１)、核型分 １.１ 实验材料
析(牛凯等ꎬ２０１６ꎻ胡夏宇等ꎬ２０２３)、耐逆生理( 王 苦豆子采自山西省吕梁市(３８.６７° Ｎ、１１１.１８°
彦芹 等ꎬ ２０１７ꎻ Ｙａｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０ )、 遗 传 多 样 性 Ｅꎬ海拔 １ ０２１ ｍ)ꎬ野外选取新鲜、健康的叶片ꎬ迅
(Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１９)、叶绿体基因组( Ｄｕａｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ 速置于变色硅胶中干燥保存ꎮ 凭证标本存放于中
２０１９ꎻ Ｚｈａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０)、 根 际 微 生 物 ( 华 羚 淇ꎬ 国科学院西北高原植物研究所青藏高原生物标本
２０２１)及化学成分(苏永霞ꎬ２０２１)等方面ꎮ 虽然前 馆(ＨＮＷＰ)ꎮ
人对苦豆子叶绿体基因组进行了相关报道ꎬ但关 １.２ 实验方法
于苦豆子叶绿体基因组编码基因的数目仍不明 １.２.１ 总 ＤＮＡ 提取 苦豆子基因组 ＤＮＡ 采用改良
确ꎮ 比如ꎬＺｈａ 等(２０２０) 认为苦豆子叶绿体基因 的 ＣＴＡＢ 法(Ｄｏｙｌｅ ＆ Ｄｏｙｌｅꎬ １９８７)提取ꎬ随后利用
组编码 １３２ 个基因ꎬ而 Ｄｕａｎ 等(２０１９) 的研究结果 １.０％琼脂糖凝胶检测其完整性ꎬ并使用核酸浓度
显示苦豆子叶绿体基因组编码基因数为 １２９ 个ꎻ 检测仪 Ｎａｎｏｄｒｏｐ ２０００ 测定 ＯＤ２６０ / ２８０ 比值检测
并且ꎬ苦豆子的系统位置存在较大争议ꎬ如乔永刚 其浓度和纯度ꎮ
等(２０１９) 认为苦豆子与苦参( Ｓｏｐｈｏｒａ ｆｌａｖｅｓｃｅｎｓ) １.２.２ 测序、组装和注释 利用 Ｃｏｖａｒｉｓ 超声仪随机
关系最近ꎬ而 Ｌｉａｏ 等(２０２１) 的研究结果却支持苦 打断质检合格的 ＤＮＡ 样品ꎬ对 ＤＮＡ 片段进行末端
豆 子 与 白 刺 花 ( Ｓ. ｄａｖｉｄｉｉ ) 和 砂 生 槐 ( Ｓ. 修复、３′端加 ｐｏｌｙ￣Ａ、加测序接头后纯化ꎻ通过 ＰＣＲ
ｍｏｏｒｃｒｏｆｔｉａｎａ)聚为一个单系分支ꎮ 扩增构建测序所需的 ＤＮＡ 文库ꎬＩｌｌｕｍｉｎａ ＮｏｖａＳｅｑ
单拷贝直系同源( ｓｉｎｇｌｅ￣ｃｏｐｙ ｏｒｔｈｏｌｏｇ) 基因指 ６０００ 测序平台(北京诺禾致源科技股份有限公司)
一次或几次拷贝且持续保持相同功能的基因ꎬ在 上测序获得原始数据(ｒａｗ ｄａｔａ)ꎮ 运用 Ｆａｓｔｐ 软件
物种形成过程中作为伴随事件被重复( Ｗｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ (Ｃｈｅｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８) 过滤及质控后得到高质量数据
２００６)ꎮ 与细胞器基因相比ꎬ核基因的演化速率一 (ｃｌｅａｎ ｄａｔａ)ꎻ 利 用 ＧｅｔＯｒｇａｎｅｌｌｅ 软 件 ( Ｊｉｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ
般较高ꎬ导致单位序列产生更多变异ꎬ这在解决低 ２０２０)组装叶绿体基因组测序数据(默认参数)ꎻ以
分类学水平和快速发散事件产生的系统发育关系 白刺花(Ｓ. ｄａｖｉｄｉｉ)(ＧｅｎＢａｎｋ:ＭＷ９４０４００.１)的叶绿
时存在明显优势( Ｇａｕｔꎬ １９９８)ꎻ此外ꎬ单拷贝直系 体基 因 组 序 列 为 参 考ꎬ 先 运 用 在 线 工 具 ＧｅＳｅｑ
同源基因存在多个未连接的基因座ꎬ可独立用于 (ｈｔｔｐｓ:/ / ｃｈｌｏｒｏｂｏｘ.ｍｐｉｍｐ￣ｇｏｌｍ. ｍｐｇ. ｄｅ / ｇｅｓｅｑ. ｈｔｍｌ)
系统发育推断(Ｃｒｏｎｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００２)ꎮ 有研究表明ꎬ (Ｔｉｌｌｉｃｈ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７) 注释苦豆子的叶绿体基因组ꎬ
共享的单拷贝直系同源基因非常适合作为解决各 再利 用 ＣＰＧＡＶＡＳ２ 软 件 ( ｈｔｔｐ:/ / ４７. ９６. ２４９. １７２:
分类 学 水 平 系 统 发 育 假 说 的 标 记ꎬ Ｄｅｂｒａｙ 等 １６０１９ / ａｎａｌｙｚｅｒ/ ｈｏｍｅ) ( Ｓｈｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１９) 中 “ ２５４４￣
(２０１９)利用 １ ８５６ 个单拷贝直系同源基因解决了 ｐｌａｓｔｏｍｅｓ”数据库为参考进行注释ꎬ比对校正 ２ 种注
蔷薇属内种水平的系统发育关系ꎮ 为全面探讨苦 释结 果ꎬ 并 去 冗 余 及 错 误 注 释ꎻ 使 用 在 线 工 具
