矮樱线粒体基因组的首次完整表征及其与樱属物种的比较分析

《BMC Plant Biology》：De novo assembly and characterization of the first complete mitochondrial genome of Prunus humilis based on PacBio HiFi sequencing

　　

摘要

背景

Prunus humilis（矮樱）是中国特有的一种多年生矮灌木果树，具有可观的生态、经济和药用价值。尽管其叶绿体基因组和核基因组已被研究，但其线粒体基因组的表征仍不充分。

结果

基于PacBio HiFi长读长测序数据，我们对P. humilis的线粒体基因组进行了组装，并获得了环状组装表示。该线粒体基因组（mitogenome）为一个大小为491,011 bp的环状分子，包含36个独特的蛋白编码基因（PCGs）、18个tRNA基因和3个rRNA基因，GC含量为45.5%。值得注意的是，跨樱属物种的比较分析表明，P. humilis丢失了一个基因（rps19），并表现出最高水平的基因重复，其中有八个基因存在两份拷贝（atp4、atp6、atp8、atp9、ccmC、cox3、rps3和sdh4）。密码子使用分析揭示，第三位密码子位置存在强烈的A/U偏好，而RNA编辑位点预测表明，nad4拥有最多的预测RNA编辑位点（43个）。基于最大似然法（ML）和贝叶斯推断（BI）的系统发育分析表明，P. humilis与P. davidiana+P. dulcis分支构成姐妹群（UFBoot=89，PP=1.0）。比较分析揭示了樱属线粒体基因组中保守的共线性区域和结构变异。nad1、cox2和atp1表现出相对较高的核苷酸多样性，而14个PCGs显示出显著的正选择信号。

结论

本研究首次呈现了P. humilis的完整线粒体基因组，为未来樱属的分子和进化研究提供了宝贵的基因组资源。研究结果揭示了樱属线粒体基因组之间显著的结构保守性和变异性，以及线粒体基因序列多样性和选择压力之间的异质性模式，为该属中线粒体基因组的进化和分化提供了新的见解。