Page 45 - 《广西植物》2026年第9期

９ 期 王泽寻等: 马先蒿属粗野－缘毛分支叶绿体基因组变异与演化研究 １ ４ ８ １

２０２０)ꎮ 由于对光合作用的依赖程度降低ꎬ因此异 结构、基因含量、重复序列等方面的特征ꎻ(３) 在系
养植物的叶绿体基因组普遍经历着不同程度的退 统发育框架下ꎬ定位基因假基因化及丢失事件发
化ꎮ 这主要表现为光合作用相关基因(如 ｐｓａ、ｐｓｂ、 生的演化节点ꎮ
ｐｅｔ、ｎｄｈ 基因)的大量丢失或假基因化、基因组的

缩小以及大规模的结构重排(Ｗｉｃｋｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１６)ꎮ １ 材料与方法
近年来ꎬ随着测序技术的进步ꎬ研究尺度已从宏观
比较ꎬ逐步深入到近缘种间乃至种内水平ꎮ 这些 １.１ 样品信息
精细化的比较研究较少ꎬ但已初步显示叶绿体基 选取马先蒿属粗野－缘毛分支 ２２ 个物种(３９
因组的退化并非单一、线性的过程ꎬ而是在近缘谱 份样品)作为研究材料ꎬ并以马先蒿属基部类群中
系间及种内水平呈现出高度的异质性ꎮ 例如ꎬ在 的 ４ 个 物 种 作 为 属 内 参 考 [ 包 括 狭 唇 马 先 蒿
兰属(Ｃｙｍｂｉｄｉｕｍ)中ꎬｎｄｈ 基因的独立降解不仅发 ( Ｐｅｄｉｃｕｌａｒｉｓ ａｎｇｕｓｔｉｌａｂｒｉｓ )、 康 定 马 先 蒿 ( Ｐ.

生在种间ꎬ其变异甚至已延伸至种群水平( Ｋｉｍ ＆ ｋａｎｇｔｉｎｇｅｎｓｉｓ)、野苏子( Ｐ. ｇｒａｎｄｉｆｌｏｒａ) 和茨口马先
Ｃｈａｓｅꎬ ２０１７)ꎮ 在冠珊兰属( Ｈｅｘａｌｅｃｔｒｉｓ) 中发生了 蒿(Ｐ. ｔｓｅｋｏｕｅｎｓｉｓ)各 １ 份]ꎮ 在这 ４３ 份样品中ꎬ２６
四至五次独立的光合损失事件ꎬ相应的基因丢失 份由本研究完成测序ꎮ 此外ꎬ使用列当科半寄生
变异同样存在于种下水平( Ｂａｒｒｅｔｔ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１９)ꎮ 植物松蒿( Ｐｈｔｈｅｉｒｏｓｐｅｒｍｕｍ ｊａｐｏｎｉｃｕｍ) 及自养植物
针对 Ｃｏｒａｌｌｏｒｈｉｚａ ｓｔｒｉａｔａ ｃｏｍｐｌｅｘ 的系统性种内取样 钟萼草( Ｌｉｎｄｅｎｂｅｒｇｉａ ｐｈｉｌｉｐｐｅｎｓｉｓ) 作为外类群ꎮ 样
分析显示ꎬ同一物种的不同居群可能会沿着快速 品采集地等信息详见附录 １ꎮ
且独立的轨迹发生叶绿体基因组降解( Ｂａｒｒｅｔｔ ｅｔ １.２ 叶绿体基因组组装与注释
ａｌ.ꎬ ２０１８)ꎮ 综上所述ꎬ种内水平的叶绿体基因组 本 研 究 采 用 改 良 的 ＣＴＡＢ 法 ( Ａｌｌｅｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ
异质性可能是异养植物在演化过程中的一个普遍 ２００６)ꎬ从经硅胶干燥的叶片或液氮冷冻保存的嫩
且重要的特征ꎮ 然而ꎬ目前针对异养植物种内水 芽中提取总 ＤＮＡꎮ 将纯化后的 ＤＮＡ 打断成平均
®
平的比较基因组学研究仍相对匮乏ꎬ尤其是在半 长度约 ５００ ｂｐ 的片段ꎬ使用 ＮＥＢＮｅｘｔ Ｕｌｔｒａ ＩＩ ＤＮＡ
®
寄生植物中ꎬ这一演化模式尚未得到系统验证ꎮ Ｌｉｂｒａｒｙ Ｐｒｅｐ Ｋｉｔ ｆｏｒ Ｉｌｌｕｍｉｎａ 构建测序文库ꎮ 最后
马 先 蒿 属 ( Ｐｅｄｉｃｕｌａｒｉｓ Ｌ.) 是 列 当 科 在 Ｉｌｌｕｍｉｎａ Ｈｉ￣Ｓｅｑ ２５００ 平台完成双末端测序ꎬ每
(Ｏｒｏｂａｎｃｈａｃｅａｅ)中最大的半寄生属( Ｙａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ 份样品共产生约 ３ ＧＢ 的原始数据ꎮ
１９９８ꎻ Ｆｉｓｃｈｅｒꎬ ２００４)ꎬ其高度的物种多样性是研 叶绿体基因组均使用 ＧｅｔＯｒｇａｎｅｌｌｅ ｖ１.７.５( Ｊｉｎ
究异养植物叶绿体基因组演化的理想材料ꎮ 以往 ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０ ) 进 行 从 头 ( ｄｅ ｎｏｖｏ ) 组 装ꎮ 通 过
对该属部分物种的研究表明ꎬ其叶绿体基因组在 Ｂａｎｄａｇｅ ｖ０.８.１( Ｗｉｃｋ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１５) 对组装图进行
基因含量和局部结构上存在多种变异ꎬ包括 ＩＲ 区 可视化验证ꎮ 基因组注释首先通 过 ＰＧＡ( Ｑｕ ｅｔ
的显著 扩 张 或 收 缩ꎬ 以 及 在 不 同 谱 系 中 发 生 的 ａｌ.ꎬ ２０１９ ) 自 动 完 成ꎬ 结 果 随 后 导 入 Ｇｅｎｅｉｏｕｓ
ｎｄｈ、ｙｃｆ、ｒｐｓ、ａｃｃＤ、ｃｃｓＡ 等基因的假基因化或丢失 (Ｋｅａｒｓｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１２) 中ꎬ以自养外类群钟萼草为
(Ｃｈｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８ꎻ Ｌｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２１ꎻ Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ 参考ꎬ手动校对其他物种叶绿体基因的边界、起
２０２２)ꎮ 尽管如此ꎬ这些发现大多源于对不同演化 始 / 终止密码子ꎮ
分支的零散物种取样ꎬ对该属叶绿体基因组在近 １.３ 系统发育分析
缘种间及种内的变异仍缺乏认识ꎮ 因此ꎬ本研究 为重建系统发育关系ꎬ本研究构建了 ３ 个数据
选取马先蒿属内 １ 个较早期分化的类群———粗野 集:(１)完整叶绿体基因组数据集ꎬ该数据集仅保留
－缘 毛 分 支 ( Ｒｕｄｅｓ￣Ｃｒａｓｐｅｄｏｔｒｉｃｈａｅ Ｃｌａｄｅ) 作 为 对 １ 个 ＩＲ 区ꎻ(２)编码序列(ｃｏｄｉｎｇ ｓｅｑｕｅｎｃｅꎬ ＣＤＳ)数
象ꎬ该分支对应马先蒿属 １３ 个主要演化支中的第 据集ꎻ(３) 基因间区( ｉｎｔｅｒｇｅｎｉｃ ｓｐａｃｅｒｓꎬ ＩＧＳ) 数据
５ 分支( Ｙｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１５)ꎮ 本研究对该分支 ２２ 个 集ꎮ 完整叶绿体基因组数据集构建流程如下:首先
物种的 ３９ 个个体的叶绿体基因组进行了较系统 使用 ＭＡＦＦＴ ｖ７.４９０(Ｋａｔｏｈ ＆ Ｓｔａｎｄｌｅｙꎬ ２０１３) 以默
的比较研究ꎬ拟探讨以下问题:(１) 基于叶绿体基 认参数进行多序列比对ꎬ比对结果随后利用 ｔｒｉｍＡｌ
因组数据ꎬ重建该分支的系统发育关系ꎻ(２) 在种 ｖ１.４.１(Ｃａｐｅｌｌａ￣Ｇｕｔｉéｒｒｅｚ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００９)进行自动剪切
间和种内水平ꎬ明晰该分支叶绿体基因组在大小、 以去除低质量区域ꎬ最后在 Ｇｅｎｅｉｏｕｓ(Ｋｅａｒｓｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ