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科研進(jìn)展
伊廷雙研究組在柏亞科葉綠體系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)研究中取得進(jìn)展 文章來(lái)源: | 發(fā)布時(shí)間:2017-04-18 | 作者:曲小健 | 瀏覽次數(shù): | 【打印】 【關(guān)閉】 世界范圍內(nèi),柏科包含32屬大約140種。最近的分子系統(tǒng)學(xué)研究將柏科分為7個(gè)亞科,其中柏亞科是柏科最大的一個(gè)亞科,包含13屬大約100種。柏亞科物種在北半球森林中是非常重要,有許多建群種和優(yōu)勢(shì)種,其中許多種為重要木材。 柏亞科屬間系統(tǒng)關(guān)系大部分已經(jīng)被解析,但三分支Juniperus(J)、Cupressus(C)和Hesperocyparis-Callitropsis-Xanthocyparis(HCX)之間的系統(tǒng)關(guān)系長(zhǎng)久以來(lái)還存在爭(zhēng)議。中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所伊廷雙研究組、李德銖研究組和臺(tái)灣中央研究院生物多樣性研究中心的趙淑妙研究組合作,基于22個(gè)物種的葉綠體基因組數(shù)據(jù)重建了柏亞科系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系并探討了葉綠體基因組結(jié)構(gòu)進(jìn)化。研究結(jié)果如下:利用葉綠體蛋白編碼基因構(gòu)建的矩陣進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育重建,初步揭示了J和C兩個(gè)分支具有比分支HCX更長(zhǎng)的枝長(zhǎng)。分化時(shí)間估算表明三分支在短時(shí)間內(nèi)(1.15 My)快速分化,分支間短枝長(zhǎng)和分支的長(zhǎng)枝長(zhǎng)容易造成長(zhǎng)枝吸引現(xiàn)象,可能是導(dǎo)致三分支系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系難以解析的主要原因。通過(guò)移除比對(duì)不可靠的區(qū)域、刪除替換飽和基因以及去除快速演化位點(diǎn)這三種數(shù)據(jù)矩陣過(guò)濾方法能夠顯著的縮短分支J和C的枝長(zhǎng),并且支持J(C,HCX)。運(yùn)用溯祖系統(tǒng)發(fā)育重建方法能夠有效減輕長(zhǎng)枝吸引,也獲得J(C,HCX)。一些對(duì)其它類(lèi)群有效減輕長(zhǎng)枝吸引影響的方法并不適用于柏亞科三分支。研究結(jié)果說(shuō)明,減輕系統(tǒng)發(fā)育重建中長(zhǎng)枝吸引影響時(shí),不同的類(lèi)群需要綜合考慮和評(píng)判不同的方法。三分支系統(tǒng)關(guān)系的解決為研究困難類(lèi)群系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系提供了范例和思路。該研究以“Multiple measures could alleviate long-branch attraction in phylogenomic reconstruction of Cupressoideae (Cupressaceae)”為題發(fā)表在Scientific Reports上?!?/span>文章鏈接 系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)一方面是用組學(xué)數(shù)據(jù)重建系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系,另一方面是在系統(tǒng)發(fā)育框架下探討基因組的演化。柏亞科葉綠體基因組具有多樣化的結(jié)構(gòu)變異,是探討葉綠體基因組結(jié)構(gòu)變異演化模式以及相關(guān)驅(qū)動(dòng)因素的好材料。柏亞科葉綠體基因組的結(jié)構(gòu)變異進(jìn)行了深入研究。研究結(jié)果如下:半定量PCR和讀長(zhǎng)比對(duì)共同驗(yàn)證了柏亞科已測(cè)10種有8種共存同分異構(gòu)體,推測(cè)是反向重復(fù)序列trnQ-IR通過(guò)同源重組方式介導(dǎo)產(chǎn)生的。在翠柏Calocedrus macrolepis中發(fā)現(xiàn)一種新的同分異構(gòu)類(lèi)型,可能是由11bp的反向重復(fù)序列通過(guò)同源重組方式介導(dǎo)產(chǎn)生的。柏亞科4個(gè)種9個(gè)居群176個(gè)個(gè)體中檢測(cè)到同分異構(gòu)體的存在。研究結(jié)果說(shuō)明,同分異構(gòu)體的普遍共存以及同分異構(gòu)主要和次要構(gòu)型之間相對(duì)含量的轉(zhuǎn)變,共同促進(jìn)了柏亞科葉綠體基因組結(jié)構(gòu)變異的多樣化。柏亞科同分異構(gòu)葉綠體基因組的研究擴(kuò)展了人們對(duì)于植物中葉綠體基因組結(jié)構(gòu)變異的認(rèn)識(shí)。該研究以“Insights into the existence of isomeric plastomes in Cupressoideae (Cupressaceae)”為題發(fā)表在Genome Biology and Evolution上。文章鏈接 研究得到了國(guó)家重大科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2014CB954100)、iFlora 交叉合作團(tuán)隊(duì)(31129001)、云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金(2014GA003)、云南省人才項(xiàng)目(2011CI042)以及臺(tái)灣科技部研究基金(MOST 103-2621-B-001-007-MY3)的資助。
圖1 OV-sorting分析。
圖2 基于數(shù)據(jù)矩陣PCG-Iss-73構(gòu)建的柏亞科最大似然樹(shù)。
圖3 柏科22個(gè)類(lèi)群的葉綠體基因組構(gòu)型比較。
圖4 翠柏個(gè)體內(nèi)同分異構(gòu)葉綠體基因組構(gòu)型IPWC和IPWD的檢測(cè)。
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