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一月两篇!IF总计10+!叶绿体基因组测序助力物种分类研究

2023-02-27

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《International Journal of Molecular Sciences》

影响因子:6.208

矮前胡和紫茎前胡因其背面被压扁的双悬果具有稍突出的背肋和窄翅的侧肋而被公认为前胡属的成员。然而,这些物种与其他前胡类群并不相似,在整体形态上与Ligusticopsis(拟藁本属,芹亚科)相似。为了确定矮前胡和紫茎前胡的分类,本研究对二者进行了叶绿体基因组测序,并与之前发表的11个Ligusticopsis的叶绿体基因组进行了综合比较分析。通过比较基因组学分析发现矮前胡和紫茎前胡和Ligusticopsis的11个叶绿体基因组在结构、大小、GC含量等多方面高度保守且相似。此外,基于分析数据和基于ITS 序列的系统发育分析也有力地支持了矮前胡和紫茎前胡属于Ligusticopsis,形态学证据进一步证实了这一点。


研究材料与方法


1.实验材料:矮前胡和紫茎前胡

2.测序平台:Illumina NovaSeq 

3.分析内容:叶绿体基因组测序、共线性分析、RSCU分析、mVISTA分析、SSR分析、IR区收缩与扩张分析、系统发育树构建等。

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图1矮前胡和紫茎前胡的叶绿体基因组圈图

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图 2  13个叶绿体基因组的比较基因组学分析

本研究首先进行了矮前胡和紫茎前胡的叶绿体基因组测序,其基因组大小分别为146,900bp ,148,190bp。然后将矮前胡和紫茎前胡与已发表的11个Ligusticopsis叶绿体基因组进行比较基因组学分析,发现13个叶绿体基因组在结构、大小、GC含量、基因含量和顺序、IR边界、密码子偏好性、RNA编辑和简单重复序列( SSR )模式等方面高度保守且相似。同时也鉴定出了12个突变热点( matK、ndhC、rps15、rps8、ycf2、ccsA - ndhD、petN - psbM、psbA - trnK、rps2 - rpoC2、rps4 - trnT、trnH - psbA、ycf2 - trnL),可作为Ligusticopsis物种鉴定和系统发育分析的潜在DNA标记。根据分析数据以及系统发育树结果并结合形态学特征,证实了矮前胡和紫茎前胡属于Ligusticopsis



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《plants》

影响因子:4.658

异叶前胡是我国著名的民间药用植物,其分类问题尚未得到充分解决,这是由于异叶前胡与Ligusticopsis成员形态特征相似造成。世界植物名录建议将其转化为Ligusticopsis属,并与Ligusticopsis likiangensis合并。然而两个物种在叶片形状、苞片和小苞片上都有明显的差异。本研究进行了异叶前胡的叶绿体基因组测序,并将其与Ligusticopsis的其他9个叶绿体基因组进行比较基因组学分析。形态学特征和分析结果都有力地支持了异叶前胡可以在Ligusticopsis属中作为一个独立的种存在。本研究结果对今后Ligusticopsis属的系统发育、分类和进化研究具有重要意义。


研究材料与方法

1.实验材料:异叶前胡

2.测序平台:Illumina NovaSeq 

3.分析内容:叶绿体基因组测序、共线性分析、RSCU分析、mVISTA分析、SSR分析、IR区收缩与扩张分析、系统发育树构建等。

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图 3异叶前胡的叶绿体基因组圈图

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图 4  10个质体系的比较基因组学分析

本研究对异叶前胡的叶绿体基因组测序,其基因组大小分别为148,281bp 。然后将异叶前胡与Ligusticopsis属的其他9个叶绿体基因组进行比较基因组学分析,发现10个物种的叶绿体基因组在基因顺序、密码子偏向、RNA编辑位点、IR边界和SSRs上高度保守且相似。检测到10个突变热点(infA、rps8、matK、ndhF、rps15、psbA-trnH、rps2-rpoC2、psbA-trnK、ycf2-trnL、ccsAndhD)。此外,基于分析数据和ITS序列的系统发育分析都有力地支持了异叶前胡不与Peucedanum属成员聚在一起,而是在Ligusticopsis中。异叶前胡与L.likiangensis在ITS拓扑结构上为姐妹种,但在系统进化树中与L.capillacea聚为一支。这些发现暗示了异叶前胡属于Ligusticopsis属,但不应该与L.likiangensis合并,而是作为一个独立的种存在,后续通过形态学证据也进一步验证了这一点。

本研究的叶绿体基因组测序由上海派森诺生物科技股份有限公司完成。派森诺也提供文中叶绿体基因组测序相关的分析,如需进一步讨论,欢迎发邮件或者致电我们哟(邮箱地址:microsupport@personalbio.cn,联系电话:021-80118168-8617)!


文章索引: 

Changkun Liu, Jiaojiao Deng, Renxiu Zhou, et al. Plastid Phylogenomics Provide Evidence to Accept Two New Members of Ligusticopsis (Apiaceae, Angiosperms) [J]. International Journal of Molecular Sciences, 2023, 24, 382.

Boni Song, Changkun Liu, Dengfeng Xie, et al. Plastid Phylogenomic Analyses Reveal the T axonomic Position of Peucedanum franchetii [J]. Plants. 2023, 12, 97.