寄生植物肉蓯蓉的葉綠體基因組序列測定及進化分析.pdf

1、大多數(shù)綠色植物的葉綠體基因組都包含約110個基因，但部分植物的葉綠體卻發(fā)生了基因丟失現(xiàn)象，尤其是一些寄生植物丟失了大量的與光合作用作用相關的基因。列當科肉蓯蓉（Cistanche deserticola）是一種全寄生沙漠植物，寄生于藜科梭梭(Haloxylon.ammodendron)的根部，吸收梭梭根部分泌的營養(yǎng)物質和水分。本文測定了寄生植物肉蓯蓉的葉綠體全基因組DNA序列，其葉綠體全基因組為102，657bp，具有葉綠體基因組典型的

2、四區(qū)結構:一個大單拷貝區(qū)(LSC，49，130bp)，一個小單拷貝區(qū)(SSC，8，819 bp)和兩個反向重復區(qū)(IR，分別為22，354bp)。該基因組編碼61個基因，包括30個tRNA基因和4個rRNA基因:16S、23S、4.5S和5S。雖然肉蓯蓉完整的保留了所有的tRNA和rRNA基因，但還有25個基因發(fā)生了基因丟失，并且有30個基因變成了假基因。發(fā)生變異的基因大多是光合作用相關基因，如ATP酶復合物相關基因ΨatpF、細胞色素

3、b/f復合物(pet)ΨpetG、光合系統(tǒng)Ⅰ(psa)ΨpsaA、光合系統(tǒng)Ⅱ(psb)psbH和光呼吸基因（ndh）ndhA等，唯一例外的是肉蓯蓉保留了完整的psbM基因。在RNA聚合酶基因中(rpo)，ΨrpoA，ΨrpoB和ΨrpoC2變成假基因，rpoC1基因丟失。
　　本文將肉蓯蓉葉綠體基因組DNA序列與已報道的列當科寄生植物Epifagusvirginiana和蘭科寄生植物地下蘭（Rhizanthella gardner

4、i）在基因含量、GC含量和tRNA基因組成等方面進行了比較。三者間葉綠體基因組大小和基因含量存在以下關系:肉蓯蓉(102，657bp＞ E.virginiana(70，028bp)＞地下蘭(59，190bp)?？傮w而言，與E.virginiana及地下蘭相比，肉蓯蓉擁有更多的基因，但肉蓯蓉缺少了accD和ycf1基因。肉蓯蓉基因組的LSC區(qū)GC含量為16，110bp; SSC區(qū)GC含量為2，423bp;單個IR區(qū)GC含量為9，613bp

5、。肉蓯蓉保留了全部30個tRNA基因，而E.virginiana和地下蘭分別只保留了17個和9個tRNA基因。說明肉蓯蓉的全葉綠體基因組相對保守。
　　在此之前，列當科中也有基因水平轉移的相關報道。但是，關于列當科植物和其寄主間的基因水平轉移研究還未見報道。本文發(fā)現(xiàn)petB和rpoC2基因在肉蓯蓉和其寄主梭梭之間存在基因水平轉移。其中，在肉蓯蓉葉綠體全基因組的研究中發(fā)現(xiàn)，petB基因已經完全丟失，而rpoC2基因保留了482bp。

6、通過PCR和克隆發(fā)現(xiàn)在肉蓯蓉總DNA中保留有petB基因和一個較長拷貝的rpoC2基因，BLAST結果表明，它們同梭梭同源性最高。因此，可以推測梭梭的這兩個基因可能轉移到肉蓯蓉的細胞核或線粒體中。最后，應用貝葉斯法、最大簡約法和鄰接法對以上兩個基因構建進化樹，進一步討論了肉蓯蓉的基因水平轉移現(xiàn)象。
　　本文在之前列當科系統(tǒng)發(fā)育研究的基礎上，新加入了肉蓯蓉屬的分子數(shù)據，用最大似然法和貝葉斯法探討肉蓯蓉屬的系統(tǒng)位置。基于rps16基因