葡萄屬葉綠體基因組分析及其系統(tǒng)發(fā)育研究.pdf

1、葡萄科植物物種豐富，分布廣泛，且具有重要的經(jīng)濟價值和觀賞價值。近年來，對葡萄科植物的研究從未停歇。目前，絕大多數(shù)被子植物葉綠體全基因組序列已經(jīng)測定完成。將不同物種葉綠體基因組全序列進行比較以及對4個區(qū)域邊界的差異分析，有助于了解葉綠體基因組序列差異，理解物種之間的進化過程。葉綠體基因組序列因具有較強的保守性和較低的堿基替換率等特點，使其成為系統(tǒng)發(fā)育研究較為理想的數(shù)據(jù)。本研究利用Illumina二代測序技術對葡萄屬11個種葉綠體基因組進行

2、測序，對包括蛇葡萄、垂盆草和煙草在內(nèi)的16個葉綠體基因組進行比較分析，并以葉綠體基因組79個共有的蛋白編碼基因對葡萄科39個種進行系統(tǒng)發(fā)育研究，揭示葡萄科各屬種之間的進化關系。主要研究結果如下:
　　1.測定和注釋了葡萄屬11個種葉綠體全基因組序列，得到11條完整的葉綠體基因組。葡萄屬葉綠體基因組十分保守，大小為160935-160982bp;具有典型的四分體結構，包含一個大單拷貝區(qū)(LSC，89159-89193bp)，一個小單

3、拷貝區(qū)(SSC，19045-19073bp)和一對反向重復區(qū)(IRs，26250-26373bp);含有113個不同的基因(79個蛋白編碼基因，30個tRNA和4個rRNA)，此外，注釋了兩個特殊的沒有編碼蛋白功能的基因:ycf15和ycf68，均位于反向重復區(qū);11個種葉綠體基因組GC含量非常相似，約為37.4％;密碼子偏好A和T，尤其是密碼子第二位和第三位，高達61.61％和69.74％;對重復序列和簡單重復序列(SSR)進行了統(tǒng)計

4、分析，為葡萄屬植物的相關研究提供了基礎。
　　2.16個葉綠體基因組全序列比對結果表明:IR區(qū)域比LSC/SSC區(qū)域更加保守;葡萄屬內(nèi)葉綠體基因組非常保守，葡萄科蛇葡萄屬植物與葡萄屬植物也具有較強的共線性，而與其他被子植物（垂盆草和煙草）具有較大的差異。葡萄屬13個種之間的遺傳距離反映了物種親緣關系的遠近;分別對編碼區(qū)和非編碼區(qū)的核苷酸多態(tài)性(Pi)進行分析，共檢測到10個變異度較高的區(qū)域(psbZ-trnG(UCC)，csA-n

5、dhD，atpF-atpH,accD-psaI,ndhF-rpl32,rps15-ycf1,trnK(UUU)-rps16,rpl32,rpl33,atp），其中3個位于編碼區(qū)，其余均位于非編碼區(qū)。四個區(qū)域邊界的比對結果顯示，基因rps19、ndhF、ycf1、φrps19和φycf1等的大小和分布存在不同程度的差異，這些差異反映了葉綠體基因組的進化過程。
　　3.本研究基于葉綠體基因組79個共有的蛋白編碼基因對葡萄科39個種進行

6、系統(tǒng)發(fā)育研究，以更加全面的數(shù)據(jù)確定和驗證葡萄科各屬種之間的系統(tǒng)進化關系。兩種不同的分析方法(ML和MP)得到了相同的拓撲結構，將葡萄科植物分為5個主要的分支（Vitis-Ampelocissus clade，Parthenocissus-Yua clade，core Cissus clade，Cayratia-Cyphostemma-Tetrastigma clade，Ampelopsis-Rhoicissus clade），且每個分支