Page 7 - 《广西植物》2026年第9期

９ 期 阎侃等: 老虎刺叶绿体基因组解析及其对豆科新分类系统的验证 １ ４ ４ ３

反向重复( ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｒｅｐｅａｔꎬＩＲ) 区扩张或收缩以及 ｖ１.７.０ (Ｊｉｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ２０２０)软件对质控后的高质量测序
基因丢失(如 ｒｐｌ２２、ｉｎｆＡ)ꎬ这不仅提供了关键的系 数 据 进 行 叶 绿 体 基 因 组 的 从 头 组 装ꎬ 并 通 过
统发育信号ꎬ也是研究基因组适应性进化的理想 Ｂａｎｄａｇｅ ｖ０.８.１(Ｗｉｃｋ ｅｔ ａｌ.ꎬ２０１５) 对组装生成的环
模型 (Ｚｈａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ２０２６)ꎮ 近年来ꎬ针对云实亚科 状图谱进行可视化检查ꎬ确保其结构完整ꎮ 基因注
中云实类群的比较基因组学研究进一步揭示了该 释通过 ＧｅＳｅｑ 在线平台( Ｔｉｌｌｉｃｈ ｅｔ ａｌ.ꎬ２０１７) 进行ꎬ
类群在 ＩＲ / ＳＳＣ 边界及基因保留等方面存在显著 并基于近缘物种参考基因组进行手动校正ꎬ重点调
变异ꎬ暗示其演化历程中发生了复杂的基因组重 整基因边界、鉴定内含子和假基因ꎮ 最后将完整的

塑事 件 ( Ａｅｃｙｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ２０２１ꎻ Ｒａｔｈｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ２０２５)ꎮ 叶绿体基因组序列提交至美国国家生物技术信息
老虎刺属隶属于该类群ꎬ含 １０ 余种ꎬ分布于东半 中心 ＧｅｎＢａｎｋ 数据库(登录号: ＯＰ３５９０５４.１)ꎬ基因
球热带地区ꎮ 该属在形态上具有独特的翅果和微 组图谱使用 ＯｒｇａｎｅｌｌａｒＧｅｎｏｍｅＤＲＡＷ ｖ１.３.１(Ｇｒｅｉｎｅｒ
弯子房ꎬ被视为介于典型云实类群与含羞草分支 ｅｔ ａｌ.ꎬ２０１９)绘制ꎮ

之间的关键过渡类群 ( Ｈｏｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ１９９６)ꎮ 然而ꎬ １.２ 密码子偏好性分析
尽管云实类群中多个近缘属的基因组已被解析ꎬ 从老虎刺叶绿体基因组中提取所有蛋白质编
但是作为演化关键节点的老虎刺属ꎬ其叶绿体基 码 序 列 ( ｃｏｄｉｎｇ ｓｅｑｕｅｎｃｅꎬ ＣＤＳ )ꎬ 使 用 ＣｏｄｏｎＷ
因组信息的缺失制约了我们对云实亚科质体演化 ｖ１.４.２ 软件计算其相对同义密码子使用度( ｒｅｌａｔｉｖｅ
规律的全面认识ꎮ ｓｙｎｏｎｙｍｏｕｓ ｃｏｄｏｎ ｕｓａｇｅꎬ ＲＳＣＵ) 值ꎮ 通 过 中 性 绘
老虎刺( Ｐｔｅｒｏｌｏｂｉｕｍ ｐｕｎｃｔａｔｕｍ) 主要产于中国 图、ＥＮＣ￣ｐｌｏｔ 和 ＰＲ２￣ｐｌｏｔ 分析ꎬ综合评估突变压力
广东、广西、云南、贵州等省区ꎬ老挝也有分布ꎬ其 与自然选择在塑造密码子偏好性中的相对贡献
具有抗炎、止咳、镇痛和消肿等多种药理作用ꎬ是 (才让扎西等ꎬ２０２５ꎻ赵月梅等ꎬ２０２５)ꎮ 根据有效
重要的药用资源(Ｙｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ２０２２)ꎮ 本研究以老虎 密码子数( ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｃｏｄｏｎｓꎬＥＮＣ) 对基因
刺为材料ꎬ采用高通量测序及生物信息学方法ꎬ通 进行升序排列ꎮ 分别选取 ＥＮＣ 值最低和最高的
过与近缘物种进行比较基因组学、密码子偏好性 １０％基 因ꎬ 构 建 低 ＥＮＣ 组 和 高 ＥＮＣ 组ꎮ 采 用
及系统发育分析ꎬ拟探讨以下问题:(１) 老虎刺叶 ＣｏｄｏｎＷ 软 件 计 算 两 组 的 ＲＳＣＵ 值ꎬ 并 计 算
绿体基因组的序列结构特征及其与近缘物种在 ＩＲ ΔＲＳＣＵꎬΔＲＳＣＵ ＝ ＲＳＣＵ 低ＥＮＣ组 － ＲＳＣＵ 高ＥＮＣ组 ꎮ 将 低
边界和序列变异上存在哪些异同ꎻ(２) 基于叶绿体 ＥＮＣ 组 ＲＳＣＵ > １ 且 ΔＲＳＣＵ≥０.０８ 的密码子确定
基因组数据ꎬ老虎刺与含羞草分支存在怎样的系 为候选最优密码子(唐玉娟等ꎬ２０２１)ꎮ
统发育关系ꎬ是否支持豆科新分类系统ꎻ(３) 筛选 １.３ 比较基因组学分析
高变异区域为该类群物种鉴定的潜在分子标记ꎮ 重复序列分析:采用 ＭＩＳＡ ｖ２.１ 工具( Ｂｅｉｅｒ ｅｔ
本研究结果将为阐明云实亚科的系统演化机制及 ａｌ.ꎬ２０１７)鉴定各基因组中的简单重复序列( ｓｉｍｐｌｅ
老虎刺资源的科学保护提供理论支撑ꎮ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｒｅｐｅａｔꎬＳＳＲ)ꎮ 参数设定为单( ｍｏｎｏ￣) 核
苷酸重复≥１０ꎬ二(ｄｉ￣)核苷酸重复≥６ꎬ三( ｔｒｉ￣) 核
１ 材料与方法 苷酸重复、四( ｔｅｔｒａ￣) 核苷酸、五( ｐｅｎｔａ￣) 核苷酸、
六(ｈｅｘａ￣) 核苷酸重复均≥５ꎮ 利用 ＲＥＰｕｔｅｒ 在线
１.１ 叶绿体基因组测序、组装和注释 工 具 ( ｈｔｔｐｓ: / / ｗｗｗｗ. ｃｅｂｉｔｅｃ. ｕｎｉ￣ｂｉｅｌｅｆｅｌｄ. ｄｅ /
本研究以老虎刺新鲜叶片为实验材料ꎮ 植物 ｂｉｂｉｓｅｒｖ.ｃｅｂｉｔｅｃ.ｕｎｉ￣ｂｉｅｌｅｆｅｌｄ.ｄｅ / ｒｅｐｕｔｅｒ.ｈｔｍｌ) ( Ｋｕｒｔｚ
样本由兰州交通大学生物与制药工程学院阎侃副 ｅｔ ａｌ.ꎬ２００１) 检 测 长 度 ≥３０ ｂｐ 且 序 列 相 似 度 ≥
教授依据« 中国植物志» 进行形态学鉴定ꎮ 采用 ９０％(汉明距离≤３)的长重复序列( 正向、反向、回
Ｍａｇｅｎ Ｐｌａｎｔ ＤＮＡ 提取试剂盒提取总 ＤＮＡꎬ并利用 文和互补重复)ꎮ
ＮａｎｏＤｒｏｐ ２０００ 超微量紫外分光光度计与 １％琼脂 ＩＲ 边 界 与 全 基 因 组 共 线 性 分 析: 利 用
糖凝胶电泳分别评估 ＤＮＡ 的纯度与完整性ꎮ 合 ＣＰＪＳｄｒａｗ ｐｅｒｌ 包(Ｌｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ２０２３)构建 ＩＲ 边界比较
格的 ＤＮＡ 样品委托上海元莘生物医药科技有限 图谱ꎬ定量评估各边界区域( ＬＳＣ －ＩＲａ、ＩＲａ－ＳＳＣ、
公司ꎬ基于 Ｉｌｌｕｍｉｎａ ＮｏｖａＳｅｑ ６０００ 平台进行测序文 ＳＳＣ－ＩＲｂ、ＩＲｂ－ＬＳＣ) 的基因特征及相邻基因特性ꎮ
库构建和 １５０ ｂｐ 双末端测序ꎮ 利用 ＧｅｔＯｒｇａｎｅｌｌｅ 采用 ｍＶＩＳＴＡ 平 台 ( ｈｔｔｐｓ: / / ｇｅｎｏｍｅ. ｌｂｌ. ｇｏｖ / ｖｉｓｔａ /