在杂交山茱萸（Cornaceae科）品种中发现导致白化病的质体基因突变

《Scientific Reports》：Discovery of plastid gene mutations causing albinism in chimeric Cornus cultivars (Cornaceae)

　　

摘要

由于具有观赏性和美学价值，嵌合植物变得越来越受欢迎。在本研究中，我们分析了五个山茱萸（Cornus）品种（Cornus florida ‘Cherokee Daybreak’以及四个Cornus kousa品种）的绿色叶片组织（GLT）和白色叶片组织（ALT）中的完整质体基因组（plastomes）以及45S核糖体DNA（nrDNAs）。我们发现了三种ALT品种中特有的有害质体突变，这些突变可能影响蛋白质的功能：一种错义突变（Y29D）发生在matK基因中（‘Cherokee Daybreak’），导致转录剪接异常；一种1个碱基对的缺失发生在rpoB基因中（‘Melanie’）；另一种7个碱基对的串联重复插入发生在ycf3基因中（‘Doudou’），这两种突变分别引发了移码效应和早终止密码子的产生。‘Rutban’和‘Tom Wood’两个品种的GLT和ALT质体序列完全相同，且在不同品种间未检测到45S核糖体DNA的差异。此外，系统发育分析将这些品种归入大苞山茱萸类群，并证实杂交品种‘Rutban’的完整质体基因组和45S核糖体DNA在Cornus florida谱系中具有序列上的一致性。我们还开发了五种特异性分子标记（两种基因间高分辨率熔解标记和三种基因特异性标记），成功区分了这些形态相似的品种。这些发现揭示了导致白化的多种遗传原因，并强调了利用质体基因组和45S核糖体DNA进行精准育种的必要性。