客户文章丨鸭茅属14个亚种的叶绿体全基因组：系统发育和比较基因组分析
发布日期：2022-10-13 浏览次数：2158
小编说：客户发群体叶绿体基因组文章！一个叶绿体不好发文章，或者已经测过几个叶绿体但不知如何整合再利用发高分文章？来学习一下本文的思路吧。
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今天给大家带来的是上月发在genes上的文章，该研究新测序并组装了14个鸭茅亚种的叶绿体基因组，作者对其进行了比较基因组学和系统发育分析，并为物种分歧年代进行了预测。让我们来学习一下吧。
原文标题：Complete Chloroplast Genomes of 14 Subspecies of D. glomerata: Phylogenetic and Comparative Genomic Analyses
译名：鸭茅属14个亚种的叶绿体全基因组：系统发育和比较基因组学分析
期刊：genes
IF: 4.141(Q2)
作者单位：四川农业大学草原科技学院
文章链接：https://doi.org/10.3390/genes13091621
1引言
鸭茅 (Dactylis glomerata L.) 是禾本科的成员。该属包含一个种和许多具有不同倍性水平的亚种。基于倍性，鸭茅属主要分为三类：二倍体（2n = 2x = 14）、四倍体（2n = 2x = 28）和六倍体（2n = 2x = 42）。长期以来，分类学家专注于鸭茅二倍体和四倍体之间的进化关系。然而，由于缺乏分类学诊断特征，以及物种之间的高度形态相似性，使得很难对它们进行分类。关于鸭茅属的系统发育状况和种间系统发育关系目前仍然存在争论。
2技术方法及路线
3实验结果
01
14个鸭茅亚种叶绿体基因组特征
鸭茅亚种的所有 cp 基因组都包含典型的四分结构，包括两个IR（IRA 和 IRB）区域，由一个长单拷贝（LSC）和一个小单拷贝（SSC）区域隔开。长度范围从 134,375 bp（D. glomerata subsp. lobata）到 134,993 bp（D. glomerata subsp. lusitanica）。总 GC含量为 38-38.44%。在 D. glomerata 亚种中总共鉴定了 129 个基因，编码rRNA和tRNA的基因数量高度保守，有8个基因编码rRNA，38个基因编码tRNA。D. glomerata 的 cp 基因组多包含 83 个蛋白质编码基因，而在 D. glomerata hispanica.1. 的 cp 基因组中鉴定出 85 个蛋白质编码基因。有趣的是，作者发现一个独特的基因 infA 分布在所有鸭茅亚种中。此外，作者还分析了基因中内含子的情况。
02
比较基因组学分析
14个鸭茅亚种的cp基因组具有高度相似的序列。IR 区域比 SC 区域更保守。在这些cp基因组中，编码区的序列几乎相同，非编码区的序列相对变异性更高。在基因间隔区和内含子中发现了高度不同的区域。这些高度不同的区域可用于14个亚种的鉴定或系统发育研究。此外，作者检查了可能的重排现象，发现基因组结构和基因序列基本相同，没有发生基因重排。
03
IR区域的收缩和扩张
在鸭茅的 14 个亚种中，D. glomerata lusitanica 显示最长的 cp 基因组（134,993 bp），IR 为 21,472 bp，D. glomerata lobata 和 D. glomerata hispanica.1 中检测到最短的 cp 基因组（134,375-134,376 bp）和 IR（21,236 bp）。比较 14 个亚种的 IR/SC 交界区，发现了略微的不同。ndhF 的位置在 IRb-SSC 交界处下游 109-110 处。SSC-IRa交界区的ndhH在不同亚种中也存在差异。
04
SSRs重复序列分析
对14个叶绿体基因组中的SSRs进行统计对比分析。并对A/T、G/C含量进行统计。同时对散在重复序列进行统计，分不同长度、类型、所在区域描述其特征。在14个亚种中仅发现了正向和回文重复序列。
05
RNA编辑位点预测
在鸭茅亚种的 14 个叶绿体基因组中鉴定到了与 52 个基因相关的285个RNA 编辑位点。检测到12种RNA编辑事件，包括C to T、A to C、A to T、T to C、T to A、C to G、G to C、G to T、T to G、A to G、 G to A、C toA 编辑。此外，所有的编辑事件都发生在蛋白质编码基因区域。在这些基因的 RNA 编辑位点数量方面，rpoB 表现出最丰富的 RNA 编辑（15 个位点），其次是 rpoC1 和 matk（14 个位点）。ndhF 的值为 13。然而，9 个基因（psbH、psbK、psbZ、rpl16、rpl22、rps8、ndhG、ndhI 和 atpH）只有一个 RNA 编辑位点。六个基因（atpA-1148、ndhF-62、ndhK-128、petB-611、rps8-3 和 rpoA-527）的 RNA 编辑发生在所有亚种的 cp 基因组中。尽管大多数编辑事件导致氨基酸发生变化，但亚种中有 116 个位点没有氨基酸改变，包括终止密码子。第三密码子位共编辑130个位点，第二密码子位79个位点，第一密码子位74个位点。同时，编辑后的亲疏水性也进行了分析。在 169 个编辑的氨基酸位点中，变化比例最大的是从 Ser 到 Leu（13 个位点），其次是 Ser 到 Pro（8 个位点）和 Pro 到 Leu（5 个位点）。ibizensis 和 hispanica.1 亚种的RNA编辑在许多情况下与其他亚种不同，在这两个亚种的 34 个基因中鉴定出 77 到 78 个编辑位点。
06
系统发育分析
四种小麦属物种与鸭茅是姐妹分枝。鸭茅种被聚在一个分枝中，14个亚种分为3组。
07
分歧时间
从作物植物到鸭茅的分歧时间估计为 53.0985 到 29.5353 Mya。四种小麦的分歧时间远在鸭茅之后。气候变化可能是鸭茅分化的推动因素。根据作者的研究，鸭茅起源于新世早期（28. 5383Mya），并在新世中期（15.3985-7. 4.4043Mya）之后逐渐开始分化。
4结论
鸭茅 (Dactylis glomerata L.) 是禾本科的一个物种，在经济上非常重要，并因其在生态学中的作用而受到重视。然而，基于目前的形态学和分子学证据，鸭茅的系统发育和分类仍然存在争议。叶绿体 (cp) 基因组的研究已发展成为开发相关物种分子标记和揭示植物进化与系统发育之间关系的有力工具。在这项研究中，作者对源自地中海和欧亚大陆的鸭茅的14 个cp 基因组进行了比较基因组分析和系统发育推断。基因组大小从134,375 bp 到 134,993 bp 不等，表现出基因组成和顺序上的共线性。共鉴定出129-131个基因，其中蛋白质编码基因85-87个，tRNA基因38个，rRNA基因8个cp 序列高度保守，在反向重复 (IR)/小单拷贝 (SSC) 区域的连接处检测到关键序列变异。此外，基于序列差异分析，在亚种中鉴定出九个高度可变区。共检测到与 52 个基因相关的 285 个RNA 编辑位点，其中rpoB 表现出最丰富的 RNA 编辑位点。系统发育分析表明，所有亚种都聚集成一个单系群，并且大多数分支提供了高自展值。鸭茅的主要分化时间可以追溯到中新世时代，这可能是由于气候变化造成的。这些发现将为进一步研究系统发育、亚种鉴定以及发展鸭茅属和禾本科的进化史假设提供有价值的见解。
\ | /★小编：如果您有丰富的植物资源，无论是种，还是亚种，不要闲置它们啦，叶绿体基因组分析加上比较基因组学，延伸到物种进化推论，提出您的新见解新发现，成就一篇不错的文章！
