论文部分内容阅读
叶绿体基因组是植物全基因组的重要组成部分,它的保守性及低碱基替换率让其广泛运用于植物的系统进化、物种鉴定等研究中。木兰科植物大多具有优良的观赏价值,对其叶绿体基因组的研究有利于木兰科内种间关系及物种鉴定研究。本论文通过比较21个木兰科植物叶绿体基因组全序列的组成与结构、序列相似性等,研究了木兰科叶绿体基因组的结构变异;在此基础上通过比较属间、亚属间及物种间三个分类水平上存在的大量微结构变化,探讨其在不同分类等级上的分布规律。同时鉴于国际通用条形码在木兰科中鉴定力有限,本研究对如何筛选出符合DNA条形码要求的高分辨率基因片段进行了初步探索,为后续木兰科DNA条形码研究提供参考,主要研究内容和结果如下:(1)木兰科叶绿体基因组是典型的双链环状四分体结构,叶绿体基因组长度在159,429-160,183 bp之间,共编码112个不同的基因,其中79个蛋白编码基因,29个tRNA和4个rRNA,基因内容和基因顺序完全一致,没有发生基因重排,通过序列相似性比较未发现1kb以上的结构变异。(2)在基因区统计到微结构变异即序列多态主要形式有单碱基突变、插入/缺失以及简单重复序列三种。其中单碱基变异的方向主要为G-A/A-G之间的互换和C-T/T-C之间的互换,两种形式占总变异次数的61.5%;插入/缺失量有随着分类等级提高而增加的趋势,且在属间水平缺失比插入更易发生;发生在基因区的简单重复序列有三次为独立的进化事件。(3)基因间隔区(含内含子区)统计了简单重复序列、倒位重复、插入/缺失三种类型小于1kb的序列多态。其中简单重复序列71.7%为单核苷酸重复;插入/缺失长度主要在10bp以内,大片段的插入/缺失有发生在较高的分类等级上的趋势。(4)采用Mega 6.0计算了木兰科所有基因区、基因间隔区(含内含子区)的变异位点、信息位点,发现基因区序列变异较小不能提供有价值的高变基因片段。在基因间隔区(含内含子区)中利用变异位点率、信息位点率及比对长度筛选出具有较高分辨率的基因片段8个,包括:accD-psaI、rps15-ycf1、psaJ-rpl33、psaI-ycf4、trnL-trnF、trnP-psaJ、trnS-psbZ和trnS-trnG,这些高变基因片段可以作为后续木兰科特异性DNA条形码研究的重点参考片段。