【摘 要】
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圆果化香(Platycarya longipes)属于胡桃科(Juglandaceae)化香树属(Platycarya),是维持东亚喀斯特森林生态系统群落结构稳定的重要木本植物。目前对于圆果化香的研究集中于形态鉴定、生理生态、以及群落结构等方面,对其系统发育、群体结构、以及遗传多样性方面的研究鲜有报道。本研究利用高通量测序技术,结合生物信息学手段,完成圆果化香叶绿体基因组学和转录组学信息解析;然后
【基金项目】
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刘映良老师主持的国家自然科学基金(31760124);
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圆果化香(Platycarya longipes)属于胡桃科(Juglandaceae)化香树属(Platycarya),是维持东亚喀斯特森林生态系统群落结构稳定的重要木本植物。目前对于圆果化香的研究集中于形态鉴定、生理生态、以及群落结构等方面,对其系统发育、群体结构、以及遗传多样性方面的研究鲜有报道。本研究利用高通量测序技术,结合生物信息学手段,完成圆果化香叶绿体基因组学和转录组学信息解析;然后基于其叶绿体基因组及转录组信息对圆果化香的系统发生、群体结构、及遗传多样性进行分析。主要结果如下:(1)圆果化香叶绿体基因组呈现出典型的四分结构,全基因组长度为158,459bp,由一对反向重复区以及将它们分开的两条单拷贝区组成,其中大单拷贝区(LSC区)长度为87,898bp,小单拷贝区(SSC区)长度为18,521bp,反向重复区(IR区)为26,020bp。圆果化香叶绿体基因组共注释到113个基因,其GC含量为36.16%。此外,在圆果化香叶绿体基因组中检测到49条长重复序列和66条简单重复序列;对圆果化香及近缘种基因的Ka/Ks值进行计算,结果表明大多数基因受到了较强的纯化选择;基于ML和BI法对壳斗目植物进行系统发育分析,证实圆果化香与化香的亲缘关系最为密切,但二者大约在七百万年前分化形成两个物种。且基因组差异和SNP分析都表明圆果化香和化香叶绿体基因组之间存在一定的差异,支持将化香属分为不同的两个物种。(2)对贵州圆果化香的12个居群共120个样本的叶绿体基因片段(mat K和rbc L)进行扩增、测序,检测出25个叶绿体单倍型,变异位点51个,其中matk片段含27个变异位点,rbc L片段含24个变异位点。圆果化香总的单倍型多样性(Hd)为0.6081,核苷酸多样性(π)为0.00067。且不同岩性及地貌下群体多样性存在差异,白云岩群体多样性略高于石灰岩群体,峰丛洼地群体高于峰林及峰丛群体。(3)通过转录组测序,圆果化香组装得到349,295条转录本,对应163,083条Unigene。对Unigene进行SSR检测,28,448条Unigene序列中含有33,304个EST-SSR位点,其中最多的是单核苷酸重复类型(14,784,51.9%)。本研究从叶绿体基因组水平系统阐述了圆果化香与化香的进化关系,揭示了化香属在壳斗目中的系统发育关系,明确了贵州地区圆果化香群体的群体结构及遗传多样性;此外基于转录组数据开发出一系列的分子标记,这为圆果化香种群的保护、利用、及育种工作提供了理论基础。
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