收缩、重组与创新共同塑造了黄芪动态的泛质体结构

《Communications Biology》：Contraction, recombination and innovation shape the dynamic pan-plastome of Astragalus sinicus

　　

摘要

Astragalus sinicus（中国黄芪）是一种具有重大经济和生态价值的豆科作物，常被用于可持续农业中以提升土壤氮含量。尽管它非常重要，但豆科植物中缺乏重复序列的支系（IRLC）内的质体结构动态仍不甚清楚，而且针对该物种的泛质体资源也极为匮乏。在此，我们利用140个重新测序的个体为A. sinicus构建了泛质体序列。分析显示，其演化轨迹具有独特性，表现为通过重复序列介导的重组，而非保持传统的四部分结构或简单的重复序列丢失。我们发现了一个约1.2千碱基对的重复单元，它能促使局部重组事件发生，进而导致tRNA基因的复制。在其他豆科植物中，通常是单拷贝基因，但在A. sinicus的重组区域中却存在两个拷贝。此外，群体基因组分析将这140个个体划分为五个不同的母本遗传谱系（G1–G5）。关键光合作用基因（psbM、psaI）中的固定非同义替换可作为分子标记，用于区分祖先谱系与衍生群。这些发现为通过局部重组实现质体结构演化提供了更为完善的模型，同时也为这一重要作物的种质评估和遗传改良提供了关键的基因组资源。