科研成果

榛属叶绿体比较基因组学研究取得重要进展

发布时间:2019-08-15点击率:127

榛属是桦木科中唯一的经济林植物类群,其果实与核桃、杏仁、腰果并称“世界四大坚果”。然而,迄今为止,榛属植物的遗传学与基因组学研究相对滞后,频繁的种间杂交也导致其分类鉴定与系统发育研究十分困难。鉴于叶绿体全基因组在揭示物种亲缘关系、开发植物DNA条形码以及叶绿体遗传转化方面的重要作用,我所经济林研究组以在中国分布的5个种/变种,以及在北美洲分布的1个种为材料,通过高通量测序技术完成了叶绿体基因组全覆盖测序。研究结果表明,榛属植物叶绿体基因组高度保守,呈现典型的环状四分体结构,各个物种间IR区的扩张与收缩变异微小;每个叶绿体基因组均编码113个单拷贝基因,包括80个蛋白编码基因、29个转移RNA核4个核糖体RNA;在叶绿体基因组中检测到大量的散在、串联重复序列和微卫星序列,以滇榛的重复结构最为丰富;通过全局比对检测到4个变异热点区域(trnH-psbA, rpoB-trnC, trnF-ndhJ, rpl32-trnL)可用作榛属的候选分子标记,而传统DNA片段变异位点较少是导致以往榛属系统学研究在属、种级别上缺乏分辨力的原因。利用榛属及其近缘属的20个叶绿体基因组序列构建的桦木科系统发育树进一步确认了桦木科可划分为两个亚科(桦木亚科、榛亚科),而榛属在榛亚科内为单系属群。相关研究成果在SCI期刊“frontiers in plant science”上发表。(影响因子:3.677;分区:生物学二区、植物科学二区;林业所:赵天田、王贵禧等)。

图1 叶绿体基因组物理图谱

图2 榛属叶绿体基因组四个结构域边界比较