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【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月18日 来源:Plant Diversity 4.6
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本研究通过整合细胞遗传学、系统发育学和重复序列分析,重新分类了原定为Boechera calcarea的物种,确认其应归入Arabideae族的Parryodes属(2n=16),揭示了该物种特有的着丝粒重定位特征。研究解决了长期存在的分类学争议,为十字花科最大族Arabideae的多样化研究提供了新见解,相关成果发表于《Plant Diversity》。
在植物分类学领域,形态特征的趋同进化常导致物种错误归类,这一问题在十字花科(Brassicaceae)中尤为突出。以Boechera属为例,这个主要分布于北美的类群因其特殊的无融合生殖特性成为研究模型,但部分亚洲物种的分类地位长期存在争议。俄罗斯Primorsky地区的Boechera calcarea曾被描述为具有2n=14染色体,形态特征与Boechera相似,但其真实系统发育位置亟待验证。
捷克共和国马萨里克大学CEITEC研究中心的研究团队通过多学科方法揭示了这一分类谜题。研究人员发现该物种实际染色体数为2n=16,属于Arabideae族而非Boechereae族。通过比较染色体涂染(CCP)技术,团队重构了八条染色体的精确结构,发现其中四条存在独特的着丝粒重定位现象。系统发育分析基于核ITS序列和质体基因组数据,证实该物种应重新归类为Parryodes calcarea,与Scapiarabis属物种具有密切亲缘关系。
研究采用的关键技术包括:1)流式细胞术测定基因组大小(664 Mb/1C);2)低覆盖度Illumina测序进行重复序列分析;3)基于674个拟南芥BAC克隆的比较染色体涂染;4)核ITS和质体trnL-trnF序列的系统发育重建。
研究结果部分:
系统发育分析确认Arabideae族归属
核ITS序列分析显示该物种与Scapiarabis ariana、S. karategina构成单系群(UFbootstrap支持率99%),质体trnL-trnF数据进一步支持其与Scapiarabis saxicola的姐妹关系。
细胞遗传学证据推翻原分类
染色体计数(2n=16)与Boechera属特征性基数x=7不符,比较染色体涂染揭示其具有Arabideae族特异的基因组块排列模式,其中Pc6染色体存在复杂的O、V区块重排。
着丝粒动态进化特征
通过BAC-by-BAC精确定位发现,Pc5、Pc6、Pc7和Pc8染色体着丝粒位置相较于祖先型Pseudoturritis turrita发生独立位移,证实Arabideae族着丝粒重定位的普遍性。
重复序列组成分析
重复序列占基因组64.87%,以Ty3/Gypsy类LTR反转座子为主。鉴定出5个特异性串联重复(Sat_73-Sat_454),其中Sat_310和Sat_177在Arabideae族中保守存在,但各染色体着丝粒区域重复序列组成各异,显示快速进化特征。
这项研究通过整合多组学数据,不仅纠正了长达十年的分类错误,更揭示了Arabideae族染色体进化的关键机制。着丝粒重定位现象的发现为理解植物染色体结构变异提供了新视角,其方法论框架也可推广至其他疑难类群的研究。该成果将亚洲地区Boechereae族的代表物种修正为仅存Boechera falcata和Borodinia macrophylla,为欧亚大陆十字花科生物地理学研究奠定了新基础。
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