基于PacBio HiFi测序的三个红肉葡萄柚品种完整叶绿体基因组组装与系统发育分析

《Scientific Reports》：Characterization of the complete chloroplast genomes of three grapefruit (Citrus × paradisi Macfad.) cultivars

　　

摘要

叶绿体基因组（质体基因组）是解析进化关系和追踪母系谱系的重要资源。Citrus（柑橘属）是一个因广泛的杂交、基因渗入和复杂的驯化历史而形成的类群，这些因素使核基因组的系统发育信号变得复杂。本研究利用PacBio HiFi全基因组测序数据，无需专门进行细胞器富集，成功组装了三个红肉葡萄柚品种——Rio Red（RR）、Ruby Red（RU）和Texas Red（TX）——完整且高置信度的叶绿体基因组。三个质体基因组均以单连续序列环状分子形式恢复，长度均为160,185 bp，呈现出被子植物典型的四分体结构，各区段大小完全一致：大单拷贝区（LSC）为87,790 bp，小单拷贝区（SSC）为18,395 bp，两个倒重复序列（IR）各为27,000 bp。注释分析鉴定出每个质体基因组含113个唯一基因，包括79个蛋白编码基因、30个tRNA和4个rRNA，涵盖含双内含子的基因clpP1和pafI以及经转接剪接的rps12。三个品种的质体基因组架构、基因组成、密码子使用特征以及以富含A/T的短单核苷酸叶绿体简单重复序列（cpSSRs）为主导的重复序列分布完全一致，证实它们共享共同的母系质体单倍型。IR边界组织保守，仅在Texas Red的SSC/IRb交界处存在2–4 bp的微小变异。使用MUMmer4进行两两全质体基因组比较，结果确认各品种间及其与柚子的序列变异为零，而与甜橙的比较则显示出131–137个变异位点。基于最大似然法构建的系统发育树将三个品种归入一个强支持度的单系群，与柚子互为姐妹群。