【摘要】：睡菜科(Menyanthaceae)包含 6 個屬(Nephrophyllidium,Nymphoides,Liparophyllum,Menyanthes,Ornduffia和Villarsia),本科具有復(fù)雜多變的葉型及花部特征,導(dǎo)致該科在分類及系統(tǒng)發(fā)育上一直存在爭議。與此同時,本科還常具有異型花柱,同型花柱及雌雄異株等多種類型,并廣泛分布于世界各地。荇菜屬(Nymphoides)為本科最大的屬,包含約30種,而睡菜屬(Menyanthes)是單種屬。為了為睡菜科的系統(tǒng)進(jìn)化與發(fā)育研究提供可利用的分子標(biāo)記,我們采用高通量測序技術(shù)對來自荇菜屬中6個代表性物和睡菜屬的1個種進(jìn)行了葉綠體全基因組測序并進(jìn)行了葉綠體全基因組的比較分析,結(jié)果如下:(1)在我們所研究的材料中,葉綠體基因組的大小范圍從N.coronata的151,985 bp到M trifoliata的154,313 bp。大的單拷貝(LSC),小的單拷貝(SSC)和反向重復(fù)區(qū)域(IR)的長度與大多數(shù)已報道的被子植物相似。睡菜科葉綠體基因組具有典型的四段結(jié)構(gòu),在基因組結(jié)構(gòu)和基因順序上也很保守。7種睡菜科物種的葉綠體基因組大小共編碼112至113個基因,包括79至80個蛋白質(zhì)編碼基因,29個轉(zhuǎn)移RNA(tRNA)和4個核糖體RNA(rRNA),17個基因在睡菜科植物葉綠體基因在的重復(fù)區(qū),荇菜屬葉綠體基因在的重復(fù)區(qū)有18個基因。(2)對葉綠體基因組的比較分析表明,荇菜屬物種已失去rpl2內(nèi)含子,并且該科中可能在早期就存在rpl2內(nèi)含子丟失。我們進(jìn)一步對菊目代表植物的70個共有的蛋白質(zhì)編碼基因進(jìn)行了系統(tǒng)發(fā)育分析,結(jié)果顯示睡菜科分為兩枝并具有較高的支持度,荇菜屬為單系并與睡菜屬關(guān)系密切。葉綠體基因的共線性,順序和結(jié)構(gòu)在科內(nèi)具有相似的模式,尤其是小單拷貝(SSC)區(qū)域,其在睡菜科的基因順序和基因序列都是高度保守的。葉綠體基因組中總GC含量為37.1%,其中重復(fù)區(qū)(42.9%)略高于LSC(35.2%)和SSC區(qū)域(31%)。大多數(shù)邊界區(qū)相似,除了N.crenata,其基因ndhF和ψycf1之間存在2bp的重疊,另外,睡菜屬存在rpl2基因,而荇菜屬中其內(nèi)含子丟失。(3)在研究的所有葉綠體基因組中,30個密碼子具有相對同義密碼子使用RSCU1(更高的偏好),29個密碼子具有RSCU1(低偏好)大多數(shù)RNA編輯位點(diǎn)是從絲氨酸變?yōu)榱涟彼�。在對突變區(qū)分析中發(fā)現(xiàn),在編碼區(qū)域中ccsA,rpl22,matK和rps16中具有最大(Pi)的核苷酸多樣性trnK-UUU-rps16,trnG-GCC-trnR-UCU中的基因(Pi),基因間隔區(qū)trnK-UUU-rps16,trnG-GCC-trnR-UCU,accD-psaI,psbK-psbI,trnH-psbA,and rpl32-trnL-UAG 具有較高的核苷酸多態(tài)性。重復(fù)序列分析中,我們發(fā)現(xiàn)回文序及正向重復(fù)為主要重復(fù)類型。與其他已報道的被子植物一樣的簡單序列重復(fù)序列在葉綠體基因組中以A/T重復(fù)最多。本研究首次報道了睡菜科葉綠體基因組的結(jié)構(gòu)特征及序列特點(diǎn),開發(fā)了分子標(biāo)記,為后續(xù)該科的系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)研究提供了參考葉綠體基因組和可以利用的分子標(biāo)記。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院武漢植物園)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：Q943.2

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本文編號：2749483