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    科研進展

    武漢植物園在解析蘭科多穗蘭屬完整質體基因組和系統發育研究中取得新進展

    發表日期:2022-04-08來源:武漢植物園放大 縮小

      多穗蘭屬(Polystachya Hook.)是蘭科一個大的泛熱帶屬,分布在非洲、亞洲南部和美洲,其多樣性中心在熱帶非洲。前人對該屬物種的研究還沒有獲得過完整的質體基因組,其整體結構與變異特點不清。此外,該屬在蘭科中的系統位置仍存在爭議和不確定性。

      為確定多穗蘭屬在蘭科中的系統位置,武漢植物園東非植物區系與分類學科組與肯尼亞國家博物館的科研人員產自肯尼亞6種多穗蘭屬植物的質體基因組進行了測序,對它們進行了比較基因組分析,并重建了多穗蘭屬與蘭科其他植物的系統發育關系。 

      研究結果表明:(1)6個多穗蘭屬物種質體基因組為典型的四分體結構(LSC、SSC IRA和IRB),長度介于145,484-149,274 bp。質體基因組共編碼106-109個單拷貝基因,所有ndh基因在質體基因組丟失或假基因化(圖1和2)。(2)比較基因組分析顯示6個多穗蘭屬物種質體基因組的IR區存在不同程度的擴張,這種擴張與ndh基因的非正?;嘘P;僅Polystachya modestaIR邊界區域發現了約1 kb的反轉。此外,篩選出7個可用于開發DNA遺傳標記的高變區域(rps19-psbA, trnS-GCU-trnG-GCC, trnG-GCC-trnR-UCU, atpH-atpI, psbT-psbN, rpoA-rps11trnL-UAG-ccsA),并發現13個具有顯著正選擇的基因。(3)基于當前質體基因組數據的系統發育分析結果表明6個多穗蘭屬植物組成單系,確定了多穗蘭屬位于萬代蘭族(Vandeae)系統位置。同時,本研究推斷出的蘭科族及族以上大多數分類單元的系統發育關系,進一步支持了最新的蘭科分子系統(圖3)。該研究為多穗蘭屬的質體基因組研究提供了重要數據,對今后關于該屬及多穗蘭亞族的系統發育研究和物種演化具有重要意義。 

      研究成果以“Comparative and phylogenetic analyses of six Kenya Polystachya (Orchidaceae) species based on the complete chloroplast genome sequences”為題發表在國際植物學期刊BMC Plant Biology上。本項工作由中國科學院武漢植物園和肯尼亞國家博物館合作完成,得到了中國科學院國際合作項目(151853KYSB20190027)、國家自然科學基金項目(32070231)和中-非聯合研究中心項目(SAJC202101)的支持。 

      論文鏈接:https://doi.org/10.1186/s12870-022-03529-5 

    本研究中6種多穗蘭屬植物的花。A. Polystachya dendrobiiflora Rchb.f.; B. P. adansoniae Rchb.f; C. P. tenuissima Kraenzl. ; D. P. bennettiana Rchb.f.; E. P. modesta Rchb.f. ; F. P. concreta (Jacq.) Garay & H.R.Sweet.


    種多穗蘭屬植物的質體基因組圖譜


    基于最大似然法和貝葉斯推斷法構建系統發育樹

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