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为深入了解Pithecellobium属遗传多样性与进化关系,研究人员开展甜荚豆(Pithecellobium dulce)叶绿体(cp.)基因组研究。成功组装其完整 cp. 基因组,明确结构、基因组成等。该研究为云实亚科系统发育和分类研究提供关键资源。
Pithecellobium属(云实亚科,豆科)在生态方面发挥着至关重要的作用,比如固氮和稳定栖息地,同时还具备显著的药用和经济价值。然而,人们对其遗传多样性和进化关系却知之甚少。
本研究首次解析了广泛分布于热带地区的甜荚豆(Pithecellobium dulce (Roxb.) Benth.)完整的叶绿体(cp.)基因组。研究人员运用 NOVOPlasty 软件对其进行了从头组装,借助 GeSeq 和 Geneious Prime 软件完成注释工作。利用 REPuter、Phobos 和 Geneious Prime 软件分析重复元件和密码子使用情况。通过结构比较、反向重复序列(IR)扩张 / 收缩分析以及核苷酸差异分析开展比较基因组研究。基于蛋白质编码基因,运用 IQ-TREE 和 MrBayes 软件推断系统发育关系,并借助 BEAST2 软件估算分歧时间。
甜荚豆的 cp. 基因组长度为 179,483 bp,呈现典型的四分体结构,其中大单拷贝(LSC)区域长度为 91,513 bp,小单拷贝(SSC)区域长度为 4,560 bp,两个反向重复区域(IRs)长度均为 41,705 bp。它共编码 142 个基因,包括 97 个蛋白质编码基因、37 个 tRNA 基因和 8 个 rRNA 基因。比较分析发现,在Pithecellobium亚分支内基因组结构较为保守,IR 区域显著向 SSC 和 LSC 区域扩张。系统发育分析表明,甜荚豆位于Pithecellobium亚分支内,与Ebenopsis ebano Britton & Rose 和Havardia acatlensis (Benth.) Britton & Rose 亲缘关系较近。分歧时间估算显示,Pithecellobium亚分支大约在中新世晚期(约 29.96 Ma)开始分化,甜荚豆和E. ebano大约在 16.79 Ma 时分离。
本研究为解决云实亚科系统发育关系问题、推动分类学研究提供了重要的基因组资源。