Page 8 - 《广西植物》2026年第9期
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１ ４ ４ ４ 广 西 植 物 ４６ 卷
ｍｖｉｓｔａ / ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ. ｓｈｔｍｌ) ( Ｆｒａｚｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００４ ) 的 ８３ 个蛋白编码基因、３７ 个转运 ＲＮＡ 基因和 ８ 个核
Ｓｈｕｆｆｌｅ￣ＬＡＧＡＮ 全局比对模式ꎬ以老虎刺的基因组 糖体 ＲＮＡ 基因ꎮ 自我复制相关基因数量最多( 总
注释为参考ꎬ对 ２０ 个物种的叶绿体基因组进行多 计 ７３ 个)ꎬ其他基因类别数量最少( 共 ５ 个)ꎮ 在
重共线性比对ꎬ以评估基因组的整体结构变异ꎮ 自我复制相关基因中ꎬ转运 ＲＮＡ 基因群数量最高
核苷酸多样性分析:通过 ＭＡＦＦＴ ｖ７( Ｋａｔｏｈ ＆ (共 ３７ 个)ꎬ而 ＲＮＡ 聚合酶亚基基因群数量最低
Ｓｔａｎｄｌｅｙꎬ２０１３)对包括老虎刺在内的云实亚科 ２０ (共 ４ 个)ꎮ 基因组整体 ＧＣ 含量为 ３６.１７％ꎬ其中
个物种的叶绿体基因组序列进行多序列比对ꎬ采 ＩＲ 区 的 ＧＣ 含 量 ( ４２. ６１％) 显 著 高 于 ＬＳＣ 区
用滑动窗口法( 窗口长度 ６００ ｂｐꎬ步长 ２００ ｂｐ) 计 (３３.６１％)和 ＳＳＣ 区(３０.１４％)ꎮ
算序列间的核苷酸多样性( Ｐｉ) 值ꎬ以鉴定高变异 ２.２ 叶绿体基因组的比较与结构变异
区域ꎮ 基于 ２０ 个云实亚科物种叶绿体基因组的比较
１.４ 系统发育树构建与分化时间校准 分析表明ꎬ其基因组成和排列顺序高度保守(图 ２)ꎬ
为确定老虎刺的系统发育位置ꎬ本研究选取 但 ＩＲ/ ＳＣ 边界分布仍存在一定差异(图 ３)ꎮ 多数物
了 ８９ 个物种(８５ 个豆科物种及 ４ 个作为外类群的 种的 ＩＲ 区长度稳定在 ２６ ０１８ ｂｐ 至 ２６ ７５５ ｂｐ 之间ꎬ
远志科远志属物种) 的叶绿体基因组数据ꎮ 从每 但阿 拉 伯 金 合 欢 印 度 亚 种 ( Ｖａｃｈｅｌｌｉａ ｎｉｌｏｔｉｃａ
个基因组中提取 ６２ 个共有蛋白质编码基因ꎬ使用 ｓｕｂｓｐ. ｉｎｄｉｃａ)的 ＩＲ 区发生显著扩张ꎬ长度达 ３９ ４３７
ＭＡＦＦＴ ｖ７(Ｋａｔｏｈ ＆ Ｓｔａｎｄｌｅｙꎬ２０１３) 进行多序列比 ｂｐ(超出平均值±３σ)ꎮ 在 ＬＳＣ / ＩＲｂ( ＪＬＢ) 边界处ꎬ
对ꎮ 系统发育树的构建分别基于最大似然法和贝 除阿拉伯金合欢印度亚种外ꎬ 其余 １９ 个物种的
叶斯推断法完成ꎮ 最大似然法分析在 ＩＱ￣ＴＲＥＥ ２ ｒｐｓ１９ 基因均跨越边界并向 ＬＳＣ 区延伸 １７０ ~ １８６
(Ｍｉｎｈ ｅｔ ａｌ.ꎬ２０２０) 中完成ꎬ通过 ＭｏｄｅｌＦｉｎｄｅｒ 模块 ｂｐꎮ ＩＲｂ / ＳＳＣ(ＪＳＢ)边界分析发现ꎬ老虎刺及阿拉伯
选定最佳核苷酸替代模型为 ＴＶＭ＋Ｆ＋Ｒ３ꎬ并使用 金合欢印度亚种均未见 ｙｃｆ１ 基因扩张ꎬ其余物种中
１ ０００次超快速自举法评估节点支持率ꎮ 贝叶斯推 该 基 因 均 存 在 跨 边 界 扩 张ꎮ 然 而ꎬ 在 ＳＳＣ / ＩＲａ
断分析在 ＭｒＢａｙｅｓ ３.２( Ｒｏｎｑｕｉｓｔ ｅｔ ａｌ.ꎬ２０１２) 中完 (ＪＳＡ)边界处ꎬ除阿拉伯金合欢印度亚种外ꎬ其余物
成ꎬ采用 ＧＴＲ＋Ｇ＋Ｉ 模型ꎬ运行两条独立的马尔可 种均存在 ｙｃｆ１ 基因的完整拷贝或长片段ꎬ且均跨越
夫链蒙特卡罗链ꎬ共 １０ ０００ ０００ 代ꎬ每１ ０００代采样 边界进入 ＩＲａ 区ꎮ 在 ＩＲａ / ＬＳＣ( ＪＬＡ) 边界处ꎬ老虎
１ 次ꎬ平均分裂标准差<０.０１ 以确认收敛ꎮ 为校准 刺、 决 明 属、 阿 拉 伯 金 合 欢 印 度 亚 种 及 格 木
分化时间尺度并验证结果ꎬ本研究从 ＴｉｍｅＴｒｅｅ 数 (Ｅｒｙｔｈｒｏｐｈｌｅｕｍ ｆｏｒｄｉｉ)的 ＩＲａ 区内均未见 ｒｐｓ１９ 基因
据 库 ( ｈｔｔｐ: / / ｗｗｗ. ｔｉｍｅｔｒｅｅ. ｏｒｇ ) ( Ｋｕｍａｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ 扩张ꎮ
２０１７)获取了已发表的ꎬ涵盖 ５４ 个豆科物种及 ３ 对重复序列的分析进一步揭示了基因组的进
个外类群的分子钟校准系统发育数据ꎬ用松弛分 化动态ꎮ 简单重复序列( ＳＳＲ) 分析揭示了显著的
子钟模型估算节点年龄( 百万年前ꎬｍｉｌｌｉｏｎ ｙｅａｒｓ 物种间差异ꎬ２０ 个物种的 ＳＳＲ 数量为 ４０ ~ １１８ 个ꎬ
ａｇｏꎬ ＭＹＡ)ꎬ作为独立的参考时间框架ꎮ 其中墨西哥采木( Ｈａｅｍａｔｏｘｙｌｕｍ ｂｒａｓｉｌｅｔｔｏ) 最少ꎬ阿
拉伯金合欢印度亚种最多( 图 ４:Ａ)ꎮ 在类型上ꎬ
２ 结果与分析 单核苷酸重复占绝对主导地位(９７.１３％)ꎬ其中 Ａ /
Ｔ 碱基重复贡献了 ９９.２６％的占比( 图 ４:Ｂ)ꎬ凸显
２.１ 老虎刺叶绿体基因组的结构与特征 了叶绿体基因组强大的 ＡＴ 偏好性ꎻ二核苷酸、三
本研究成功获得了老虎刺完整的环状叶绿体 核苷酸 及 四 核 苷 酸 重 复 所 占 比 例 极 低 ( 合 计 <
基因组序列(图 １)ꎮ 其全长为 １５９ ０６３ ｂｐꎬ呈现出 ３％)ꎮ 此外ꎬ长重复序列(包括回文、正向、反向与
典型的四分体结构ꎬ包含 １ 个大单拷贝区( ｌａｒｇｅ 互补重复)同样是基因组重排与突变的重要来源ꎮ
ｓｉｎｇｌｅ ｃｏｐｙꎬ ＬＳＣꎬ ８８ ６３６ ｂｐ)、 １ 个 小 单 拷 贝 区 在所有 ２０ 个基因组中共检测到 ９３１ 个长重复序
(ｓｍａｌｌ ｓｉｎｇｌｅ ｃｏｐｙꎬＳＳＣꎬ １８ ２２１ ｂｐ) 以及 １ 对反向 列ꎮ 回文重复(４４５ 次) 与正向重复(３７８ 次) 是两
重复区( ＩＲａ / ＩＲｂꎬ 各 ２６ １０３ ｂｐ)ꎮ 共注释到 １２８ 种最主要的类型(图 ４:Ｃ)ꎬ且其长度多集中于 ３０
个基因拷贝( 包含 ＩＲ 区的重复拷贝ꎬ表 １)ꎬ其中 ｂｐ 至 ３９ ｂｐ 区间(占总数的６７.１３％)(图 ４:Ｄ)ꎮ
