金露梅及其近缘种线粒体基因组的首次全面测序与进化分析

《BMC Plant Biology》：Comparative mitogenomics of Dasiphora fruticosa and D. glabra: insights into genome structure, inter-organellar DNA transfer, and evolutionary dynamics

摘要

背景

Dasiphora fruticosa（金露梅）及其近缘种 D. glabra 是分布于高海拔地区的关键高山灌木，但其线粒体基因组尚未被探索。鉴于核数据揭示的两个 Dasiphora 物种复杂的网状进化历史，表征它们的线粒体基因组对于理解细胞器进化和系统发育关系至关重要。

结果

我们使用 PacBio HiFi 读长组装了 9 个 D. fruticosa 和 1 个 D. glabra 的完整线粒体基因组。连同之前发表的 2 个样本，所有 12 个线粒体基因组长度从 263,889 到 294,600 bp 不等，具有保守的 GC 含量和稳定的核心基因集（30 个蛋白编码基因、17–18 个 tRNA 和 3 个 rRNA）。密码子使用分析显示对 A/U 结尾密码子的明显偏好。重复序列分析揭示了丰富的 SSR 和分散重复，包括 D. glabra 中谱系特异性的反向重复。检测到广泛的细胞器间 DNA 转移，包括多个叶绿体来源的片段和大型 NUMTs，其中 D. glabra 含有特别大的线粒体来源片段。核苷酸多样性分析鉴定了几个高度变异的线粒体基因和质体基因间区域。基于线粒体和质体基因组的系统发育树一致地将 D. glabra 置于 D. fruticosa 类群内，线粒体基因组共线性显示高度结构保守性并伴有局部重排。

结论

本研究为 D. fruticosa 和 D. glabra 提供了首个全面的线粒体基因组数据集，为它们的基因组结构、重复序列动态、DNA 转移模式和进化关系提供了新见解。这些结果丰富了该属的基因组资源，并为未来关于细胞器进化和高海拔适应的研究奠定了基础。