环北极地区的异源多倍体食虫植物Drosera anglica亚基因组的起源

《American Journal of Botany》：Origin of subgenomes in the circumboreal, allopolyploid, carnivorous plant Drosera anglica

异源多倍体捕蝇草D.anglica起源于D线性is和D.rotundifolia的杂交，通过转录组和基因组数据分析揭示了其亲本关系及染色体配对异常现象。

　　

摘要

前提

尽管经过100多年的形态学、细胞学以及最近的分子学研究，广为分布的异源多倍体植物Drosera anglica（属于食虫茅膏菜属）的亲缘关系仍然不确定。

方法

我们利用12种Drosera属植物的转录组数据和基因组数据（包括4个D. anglica种群以及一个有时被误认为是独立物种D. intermedia的种群），在HybPiper中组装了基因序列，并在HybPhaser中对这些序列进行了相位分析。我们通过系统发育分析和成对遗传距离方法来推断物种间的关系，同时利用杂合度和流式细胞术测量来确定其倍性。此外，我们还通过分析新的和之前已发表的rbcL基因序列来丰富研究内容。

结果

D. anglica的相位化亚基因组序列与D. rotundifolia（99.60–99.80%）和D. linearis（99.79–99.95%）高度相似，尽管在北美、欧洲和夏威夷进行了采样，但没有发现其具有多重起源的证据。另外，来自爱达荷州的被认为是独立物种的D. intermedia实际上属于D. anglica。D. anglica的核糖体区域S序列和rbcL基因序列与D. linearis几乎完全相同，尽管它们的染色体在减数分裂过程中会发生错配，这与基于Sanger测序的初步结论相反。Drosera anglica在叶片形状和微生境特征上介于其亲本谱系之间；然而，在整个Drosera属中，叶片形状和生物地理分布都无法作为系统发育关系的可靠指标。

结论

Drosera anglica是由D. linearis谱系（作为叶绿体和主要核糖体基因的供体）与D. rotundifolia谱系通过异源多倍化产生的。我们的研究强调了样本采集的重要性，并展示了分析异源多倍体关系的方法示例。

数据可用性声明

新生成的样本的原始转录组和基因组数据可通过NCBI的SRA PRJNA1198097获取。用于分析的代码、组装的序列、多序列比对结果以及系统发育树均可通过Dryad平台获取（https://doi.org/10.5061/dryad.7m0cfxq5j）。