Page 175 - 《广西植物》2026年第3期

３ 期 王飞等: 花椒主要栽培种叶绿体基因组比较及密码子使用偏好分析 ５ ５ １

椒属物种叶绿体基因组构建了该属较完整的系统 组ꎬ根据物种拉丁名进行检索ꎬ获取花椒和竹叶花
进化树ꎬ分支显示飞龙掌血属( Ｔｏｄｄａｌｉａ) 和花椒属 椒全长叶绿体基因组序列ꎬＧｅｎＢａｎｋ 登录号分别为
的物种存在嵌套关系ꎬ花椒属下分的 ２ 个亚属间 ＭＷ２０６７８６. １ ( ｈｔｔｐｓ: / / ｗｗｗ. ｎｃｂｉ. ｎｌｍ. ｎｉｈ. ｇｏｖ /
的物种聚类也较为混乱ꎬ说明分子层面并不支持 ｎｕｃｃｏｒｅ / ＭＷ２０６７８６. １ )、 ＭＮ０１７１３１. １ ( ｈｔｔｐｓ: / /
花椒亚属的划分ꎻ而祖先分布区重建结果将我国 ｗｗｗ.ｎｃｂｉ.ｎｌｍ.ｎｉｈ.ｇｏｖ / ｎｕｃｃｏｒｅ / ＭＮ０１７１３１.１)ꎮ
花椒属 ２ 大分支分离的原因归结于青藏高原的隆 １.２ 试验方法
起、第四纪冰川作用和人类活动ꎬ这导致花椒在我 １.２.１ 叶绿体基因组结构特征及可视化处理 利
国由西向东扩散ꎬ与起源种地理隔离并形成独立 用 Ｇｅｎｅｉｏｕｓ ８.１.３(Ｋｅａｒｓｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１２)计算叶绿体
种ꎮ 遗传信息传递、基因表达及蛋白质功能发挥 基因组大小、编码基因数及 ＧＣ 含量ꎬ做四分体结
离不开编码氨基酸的遗传密码子ꎬ密码子的准确 构区划ꎬ并统计相关信息ꎻ采用 ＯＧＤＲＡＷ( ｈｔｔｐｓ: / /

识别是提高基因表达的关键( Ｗｅｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１４)ꎮ ｃｈｌｏｒｏｂｏｘ. ｍｐｉｍｐｇｏｌｍ. ｍｐｇ. ｄｅ / ＯＧＤｒａｗ.ｈｔｍｌ) 绘制
在自然选择下ꎬ植物叶绿体基因组密码子均存在 叶绿体基因组环形图谱ꎮ
使用偏好性ꎬ并且不同物种或基因组的密码子使 １.２.２ 重复序列与 ＳＳＲ 检测 重复序列及 ＳＳＲ 分
用频率不同ꎬ这为研究植物起源及遗传进化提供 析: 分 别 使 用 在 线 工 具 ＲＥＰｕｔｅｒ ( ｈｔｔｐｓ: / /
了新思路( 郭佳星等ꎬ２０２３ꎻ代国娜等ꎬ２０２４)ꎮ 刘 ｂｉｂｉｓｅｒｖ. ｃｅｂｉｔｅｃ. ｕｎｉｂｉｅｌｅｆｅｌｄ. ｄｅ / ｒｅｐｕｔｅｒ) 和 Ｔａｎｄｅｍ
霞等(２０２３)分析了九叶青花椒叶绿体基因组的密 Ｒｅｐｅａｔｓ Ｆｉｎｄｅｒ ( ｈｔｔｐｓ: / / ｔａｎｄｅｍ. ｂｕ. ｅｄｕ / ｔｒｆ/ ｔｒｆ.
码子偏好性ꎬ发现密码子第三位碱基有较强的Ａ / Ｔ ｈｔｍｌ)对花椒叶绿体基因组中的散在重复和串联重
碱基偏好性ꎮ 复 进 行 准 确 预 测ꎻ 利 用 ＭＩＳＡ 软 件 ( ｈｔｔｐｓ: / /
近年来ꎬ随着高通量测序技术的迅速发展ꎬ花 ｗｅｂｂｌａｓｔ.ｉｐｋ￣ｇａｔｅｒｓｌｅｂｅｎ.ｄｅ / ｍｉｓａ / )检测花椒属植物
椒属植物叶绿体基因组相继公布ꎬ这为进一步探 叶绿体基因组中的 ＳＳＲ 位点ꎬ单核苷酸至六核苷
究物种间序列变异情况及其遗传进化规律奠定了 酸重复参数分别设置为 １０、５、４、３、３、３ꎮ
基础ꎮ 目前ꎬ花椒主要栽培种叶绿体基因组特征 １.２.３ 密码子偏好性分析 以序列不重复、碱基组
及密码子偏好性鲜见报道ꎬ其序列变异情况还不 成 正 确、 起 始 及 终 止 密 码 子 ( ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｃｏｄｏｎꎬ
清楚ꎻ同时ꎬ花椒属现有分子标记多是基于某个基 ＴＥＲ)正确、长度大于 ３００ ｂｐ 为条件筛选编码蛋白
因片段开发出来ꎬ这样的分子标记多表现为特异 质编码序列( ｃｏｄｉｎｇ ｓｅｑｕｅｎｃｅꎬＣＤＳ)ꎬ基于筛选标
性差、识别度不高ꎮ 本研究以花椒属主要栽培种 准ꎬ分别从花椒和竹叶花椒叶绿体基因组中筛选
花椒和竹叶花椒的全长叶绿体基因组序列为研究 出 ４８ 条符合条件且两者共有的 ＣＤＳ 用于密码子
对象ꎬ依托比较基因组学的基本原理ꎬ利用多种生 偏好性分析ꎮ 利用 ＣｏｄｏｎＷ(郭佳星等ꎬ２０２３)分析
物信息学分析方法和软件ꎬ分析其叶绿体基因组 ＣＤＳ 的 有 效 密 码 子 数 ( ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｃｏｄｏｎꎬ
特征和密码子使用偏好性ꎬ通过全长基因组序列 ＥＮＣ) 和 相 对 同 义 密 码 子 使 用 度 ( ｒｅｌａｔｉｖｅ
比对检测特异性位点及高变区ꎬ并基于筛选出来 ｓｙｎｏｎｙｍｏｕｓ ｃｏｄｏｎ ｕｓａｇｅꎬＲＳＣＵ)ꎬ统计密码子组成ꎬ
的高变区序列构建系统发育树ꎬ拟探讨以下问题: 分析使用偏好性ꎬ并筛选最优密码子ꎮ
(１)花椒主要栽培种叶绿体基因组的结构特征及 １.２.４ 序 列 变 异 情 况 及 核 苷 酸 多 态 性 分 析 用
其在基因数目和功能类别上的差异ꎻ(２) 重复序列 ＭＡＦＦＴ ｖ.７ ( ｈｔｔｐｓ: / / ｍａｆｆｔ. ｃｂｒｃ. ｊｐ / ａｌｉｇｎ￣ｍｅｎｔ/
与 ＳＳＲ 位点ꎻ(３) 密码子使用偏好性ꎻ(４) 序列变 ｓｅｒｖｅｒ/ )及 Ｇｅｎｅｉｏｕｓ ８.１.３ 软件对比分析 ２ 种花椒
异情况及特异性位点与高变区ꎻ(５) 基于高变区序 属植物叶绿体基因组编码基因序列变异ꎬ 统计分

列构建的花椒主要栽培种系统发育关系ꎮ 析 Ｉｎｄｅｌ 位 点、 ＳＮＰ 位 点 及 其 突 变 类 型ꎮ 利 用
ＤｎａＳＰ ６ 软件(Ｒｏｚａｓ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７)分析花椒和竹叶
１ 材料与方法 花椒叶绿体基因组的核苷酸多样性( Ｐ )ꎬ滑动窗
ｉ
口长度设为 ６００ ｂｐꎬ步长设为 ２００ ｂｐꎬ进行序列高
１.１ 材料及序列获取 变区筛选ꎮ
基 于 ＮＣＢＩ 数 据 库 ( ｈｔｔｐｓ: / / ｗｗｗ. ｎｃｂｉ. ｎｌｍ. １.２.５ 系统发育分析 为验证所发掘的特异性基
ｎｉｈ.ｇｏｖ / ) 中现已发布的花椒属植物叶绿体 基 因 因片段(高变区)能否对花椒主要栽培种进行准确