寄生植物肉蓯蓉的葉綠體基因組序列測(cè)定及進(jìn)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(gè)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(guān)的基因。列當(dāng)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(zhì)和水分。本文測(cè)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(jié)構(gòu):一個(gè)大單拷貝區(qū)(LSC，49，130bp)，一個(gè)小單拷貝區(qū)(SSC，8，819 bp)和兩個(gè)反向重復(fù)區(qū)(IR，分別為22，354bp)。該基因組編碼61個(gè)基因，包括30個(gè)tRNA基因和4個(gè)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(gè)基因發(fā)生了基因丟失，并且有30個(gè)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(guān)基因，如ATP酶復(fù)合物相關(guān)基因ΨatpF、細(xì)胞色素

3、b/f復(fù)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(bào)道的列當(dāng)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(jìn)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(guān)系:肉蓯蓉(102，657bp＞ E.virginiana(70，028bp)＞地下蘭(59，190bp)。總體而言，與E.virginiana及地下蘭相比，肉蓯蓉?fù)碛懈嗟幕颍馍惾厝鄙倭薬ccD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(gè)IR區(qū)GC含量為9，613bp

5、。肉蓯蓉保留了全部30個(gè)tRNA基因，而E.virginiana和地下蘭分別只保留了17個(gè)和9個(gè)tRNA基因。說明肉蓯蓉的全葉綠體基因組相對(duì)保守。
　　在此之前，列當(dāng)科中也有基因水平轉(zhuǎn)移的相關(guān)報(bào)道。但是，關(guān)于列當(dāng)科植物和其寄主間的基因水平轉(zhuǎn)移研究還未見報(bào)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(zhuǎn)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(jīng)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(gè)較長(zhǎng)拷貝的rpoC2基因，BLAST結(jié)果表明，它們同梭梭同源性最高。因此，可以推測(cè)梭梭的這兩個(gè)基因可能轉(zhuǎn)移到肉蓯蓉的細(xì)胞核或線粒體中。最后，應(yīng)用貝葉斯法、最大簡(jiǎn)約法和鄰接法對(duì)以上兩個(gè)基因構(gòu)建進(jìn)化樹，進(jìn)一步討論了肉蓯蓉的基因水平轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。
　　本文在之前列當(dāng)科系統(tǒng)發(fā)育研究的基礎(chǔ)上，新加入了肉蓯蓉屬的分子數(shù)據(jù)，用最大似然法和貝葉斯法探討肉蓯蓉屬的系統(tǒng)位置?；趓ps16基因