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武漢植物園在重要觀賞植物類群球蘭屬(Hoya)的葉綠體基因組比較分析和係統學研究上取得進展

  球蘭屬(Hoya)隸屬於夾竹桃科(Apocynaceae)馬利筋亞科(Asclepiadoideae),其蠟質的花非常美麗,常用作觀賞植物。然而,多數球蘭屬物種的係統發育關係尚未得到解決。

  武漢植物園東非植物區係與分類學科組的研究人員集了球蘭屬及與其親緣關係相近的眼樹蓮屬多個物種研究材料,利用基因組淺層測序技術測得了球蘭屬內同屬球蘭類群31物種的葉綠體基因組,並對其進行多重分析以了解球蘭類群內葉綠體基因組變異情況,從而確定一些新測序的中國特有種的係統發育位置。研究人員還篩選了葉綠體基因組的熱點區域:trnT-trnL-trnF psba-trnHtrnG-UCCndhFycf1matKrps16以及accD,這些基因序列可以作為DNA條形碼用於球蘭屬植物的物種鑒定。 

  葉綠體基因組圖譜(圖1明球蘭屬及眼樹蓮屬的葉綠體基因組具典型的四分結構,小單拷貝(SSC)縮小為單基因ndhF反向重複區(IR)極度擴張且長度相對保守。球蘭屬葉綠體基因組長度在175,404 bp (Hoya lacunose)179,069 bp (Hoya ariadna)之間,大單拷貝區長度介於80,795 bp (Hoya liangii)與92,072 bp (Hoya_sp2_ZCF6006)之間。31球蘭屬物種質體中識別235個長片段重複序列(LDR)10高變異位點,可以作為DNA條形碼。利用最大似然法(ML)和貝葉斯推斷法(BI)構建物種係統發育關係(圖3),結果支持Clemensiella作為一個單獨的屬Hoya ignorata為支係VI的近緣種。這項研究為探究球蘭屬物種的進化關係和生物地理曆史提供了新的思路 

  研究成果以“Analysis of the Complete Plastomes of 31 Species of Hoya Group: Insights Into Their Comparative Genomics and Phylogenetic Relationships”為題,近期在國際學術期刊Frontiers in Plant Science上發表本研究由中國科學院生物資源計劃項目(KFJ-BRP-017-10)、中國國家植物標本資源中心項目(E0117G1001)、中國科學院國際合作計劃項目(151853KYSB20190027)和中國科學院中非聯合研究中心項目(SAJC202101)的資助。學科組肯尼亞籍留學生Wyclif Ochieng Odago為論文第一作者,胡光萬研究員與張彩飛博士為共同通訊作者,學科組多名學生參與了此項研究。 

  論文鏈接

1 球蘭屬27個物種的基因物理圖譜


2 7個球蘭屬物種的質體基因組多重比對重排


3 基於57個球蘭屬物種編碼區重建的最大似然樹

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