Forestry Res | 沉香属质体基因组的比较和系统发育研究

学术   三农   2024-09-05 11:47   江苏  

叶绿体作为光合作用和能量生产的关键细胞器,其基因组信息常被用作重要的进化标志物来探索物种间的关系。沉香(Agarwood),因其独特的香气在多种文化中广泛用作熏香和香水,具有极高的经济价值。然而,尽管沉香经济重要性非凡,但由于其稀缺的质体基因组(plastomes)资源,目前其系统发育地位仍然模糊不清。这种情况下,对沉香属植物的进化关系进行更深入的研究显得尤为必要。

2024年9月,Forestry Research 在线发表了由深圳基因组所武志强研究员团队中国林业科学研究院热带林业研究所徐大平团队洪舟副研究员联合完成的题为Insights into Aquilaria Phylogenetics through Comparative Plastomic Resources 的研究论文。该研究为沉香属植物提供了丰富的质体基因组资源,为理解沉香属植物的进化模式以及物种间的系统发育关系提供了重要的科学依据。


本文通过对22个新的沉香属植物叶绿体基因组进行测序,并结合已发表的15个沉香叶绿体基因组,开展了系统的比较基因组学和系统发育分析。新测序的22个沉香属植物质体基因组的长度范围为174,804到175,046 bp,GC含量稳定在36.70%到36.71%之间。所有基因组均呈现出典型的四分体结构,且基因组结构和基因内容高度保守。通过基因组比较,研究识别出了多个高变区(Highly Variable Regions, HVRs),这些区域包括rps16rpoC1 等,未来可作为沉香属植物的DNA条形码,用于物种鉴定。结合最大似然法(ML)和贝叶斯推断法(BI),研究构建了沉香属植物的系统发育树,揭示了5个主要进化分支。尤其是A. sinensisA. crassna 等主要经济物种的系统发育关系得到进一步厘清。在所分析的蛋白质编码基因中,accD 基因显示出最高的Ka/Ks值(1.54),提示该基因可能在沉香属植物的进化过程中经历了正向选择,参与了适应性进化。


这些研究发现不仅增强了我们对沉香属植物进化的理解,还为其提供了潜在的分子标记,未来有助于进一步的种质资源保护和利用。


图1 沉香属植物质体基因组的注释图。
图中基因按功能分类,顺时针和逆时针转录的基因分别列于圆圈内外。

图2:沉香属植物之间关系的系统发育树。
红色圆圈表示自展值(BS)大于80%且后验概率(PP)值超过1。黄色圆圈表示BS值在40%到80%之间,PP值在0.7到0.9之间。灰色圆圈表示BS值低于40%且PP值小于0.7。

中国农业科学院深圳农业基因组研究所武志强研究员为本文的通讯作者。中国林业科学研究院热带林业研究所洪舟副研究员为本文共同通讯作者。本文的第一作者为深圳基因组所、中国林科院、澳洲莫道克大学联培博士生阚俊虎。基因组所博士生聂丽云及科研助理米增露为共同第一作者。该工作得到了广东省林业局科技项目、广东省珠江人才、深圳市科创委和农科院创新项目的支持。


根据团队工作需求,拟面向基因组学、功能基因组、遗传育种、进化生物学等方向招收博士后3-5名。欢迎感兴趣的朋友联系武志强研究员(wuzhiqiang@caas.cn)


团队合照:


武志强研究员团队合影

原文链接

https://doi.org/10.48130/forres-0024-0028
forres-0024-0028.pdf
特邀作者:阚俊虎
编辑:顾笑寅

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Forestry Research 是一本专注于林学领域的期刊,一本全新的国际化的、开放获取的、具有严格的编辑筛选和同行评审流程的期刊。主要发表与森林科学和多个相关领域的研究论文、方法、综述和观点;涵盖范围从分子到种群,再到生态系统。期刊主编由美国密歇根理工大学林业资源与环境学院卫海荣教授担任,北京林业大学钮世辉教授担任期刊执行主编。目前期刊已被Scopus、DOAJ、CABI等大型数据库收录。


期刊官网:

www.maxapress.com/forres

投稿网址:

mc03.manuscriptcentral.com/forres


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