75种天门冬属植物比较叶绿体基因组学研究揭示保守的基因组结构、基因特异性正选择以及叶绿体与核基因组系统发育分歧

《BMC Plant Biology》：Comparative chloroplast genomics of 75 Asparagus species reveals conserved genome architecture, gene-specific positive selection, and chloroplast–nuclear phylogenetic discordance

　　叶绿体基因组为解析植物进化关系提供了一种紧凑的、母系遗传的资源，然而在石蒜属（*Asparagus*）中，相对于近期的核基因组研究，其属水平的关注仍然有限。本研究从头组装了35个叶绿体基因组：其中1个来自新产生的测序数据，34个来自从美国国家生物技术信息中心（NCBI）下载的公开测序数据，并与40个已发表的基因组整合，共涵盖75个物种。所有基因组均保留了经典的四分体结构，基因组大小（155,654?157,211 bp）、基因含量（131个基因；113个独特基因）和倒置重复边界均保守，表明尽管该属在生态和形态上具有多样性，但其结构保持了强烈的稳定性。选择分析发现 *ycf1*、*ccsA*、*rps8* 和 *rbcL* 中存在间歇性多样化选择，其中 *ycf1* 和 *rbcL* 显示最强的信号，这些信号得到了PAML位点模型分析的证实；*ccsA* 显示局限于两个密码子位点的信号，而 *rps8* 显示全基因范围的信号，但在单个位点未被恢复。*ccsA* 的信号通过PAML分支位点分析得以恢复；而 *rps8* 的信号则未能恢复。非编码区核苷酸多样性显著高于编码区，突出了编码位点中的 *rps15* 和 *ycf1* 以及基因间间隔区中的 *psbC*-*trnS-UGA*、*ccsA*-*ndhD* 和 *rps3*-*rpl22* 作为候选物种鉴定标记。最大似然分析恢复了此前公认的十二个种内类群，在完整叶绿体基因组树中类群内支持度强、主干支持度好，但在基于CDS的树中支持度较弱。与已发表的核种系树（共享59个物种）进行定量比较，发现主干节点存在显著的系统发育拓扑不一致性（Robinson–Foulds距离 = 72，标准化RF = 0.64），表明叶绿体和核系统发育之间仅部分一致。这些结果建立了石蒜属首个属水平的叶绿体基因组资源，阐明了塑造其进化的结构保守性和基因特异性选择之间的平衡，并为未来在该具有重要药用和经济价值的属中整合细胞器与核数据开展系统发育基因组学和保护遗传学研究奠定了基础。