约旦千年古橄榄树质体基因组多样性解析：保护遗传学新视角与种质资源创新启示

这篇研究通过质体基因组（cpDNA）测序技术，对约旦15株千年古橄榄树进行遗传多样性分析，揭示psbM、ycf1基因及atpB-rbcL间隔区的多态性热点，发现TF-3样本的异质性现象（heteroplasmy），并证实E1地中海谱系在约旦橄榄种群中的优势分布。研究整合核基因组（SNP）与质体数据，为橄榄品种鉴定、保护遗传学（conservation genetics）和驯化路径研究提供双基因组（dual-genome）研究范式。

　　

质体基因组特征与条形码潜力

橄榄树（Olea europaea L.）的质体基因组展现出典型被子植物四分区结构，包含25,741 bp的反向重复区（IR）和大小单拷贝区（LSC/SSC）。15个约旦样本的质体大小高度保守（155,886±2 bp），GC含量稳定在37%。基因注释显示125个非冗余基因，包括80个蛋白编码基因和37个tRNA/rRNA基因，其中ycf2基因携带9个串联重复（TR），而rps12基因呈现跨IR区的反式剪接特征。研究强调完整质体基因组作为超级条形码（super-barcode）的潜力，可克服传统单基因标记（如matK+rbcL）在近缘品种鉴别中的局限性。

基因组变异与多态性热点

通过滑动窗口分析（窗口1,000 bp，步长500 bp）鉴定出三大变异热点：

1. 1.

   psbM基因（光合系统II亚基）出现高频SNP，可能导致蛋白结构变异；

2. 2.

   atpB-rbcL间隔区作为经典高变区，累积松弛选择压力下的突变；

3. 3.

   ycf1基因存在75个氨基酸插入（AJ-24样本），使其长度从1,801aa扩展至1,876aa。

   样本TF-3因异质性现象（heteroplasmy）呈现136个SNP，远超其他样本（平均64-89个）。微卫星（SSR）分析发现54个位点，其中23个具多态性，rpoC2基因含4个SSR，而clpP基因的3个SSR可能影响蛋白酶功能。

系统发育聚类与谱系分化

最大似然法（ML）和邻接法（NJ）构建的系统发育树显示：

• •

  约旦样本主要聚集于地中海E1谱系，与Mehras栽培种（本地称Kfari Baladi）遗传相近；

• •

  南方样本TF-3与JA-56/BA-75形成独立分支，反映地理隔离导致的遗传分化；

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  未检测到E2（Haut Atlas）或E3（Farga）谱系，支持约旦橄榄的东方驯化起源假说。核基因组数据与质体结果存在互补性：例如TF-3在核水平与群体混合，但在质体谱系中显著分化，暗示母系遗传的保守性。

双基因组整合的应用价值

结合核SNP与质体数据可解析：

1. 1.

   花粉/种子传播路径：核基因反映近期基因流，质体追踪母系迁移史；

2. 2.

   细胞核-质体互作：如ycf1与核编码的蛋白转运系统协同进化；

3. 3.

   保护策略制定：通过鉴定稀有质体单倍型（如TF-3）优先保存独特遗传资源。研究建议建立约旦橄榄种质库，整合形态学、双基因组和气候适应性数据，应对地中海农业系统的可持续挑战。