荷花玉兰叶绿体全基因组高通量测序及结构解析-生物通.pdf

中国科学: 生命科学 2012 年 第42 卷 第12 期: 947 ~ 956 SCIENTIA SINICA Vitae SCIENCE CHINA PRESS 自然科学基金项目进展专栏 论 文 荷花玉兰叶绿体全基因组高通量测序及结构解析 ①②† ①③† ② ① ④ ③ 李西文 , 高欢欢 , 王一涛 , 宋经元 , Henry Robert , 吴和珍 , ③ ① ① ① ③ ①⑤* 胡志刚 , 姚辉 , 罗红梅 , 罗焜 , 潘宏林 , 陈士林 ① 中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所, 北京 100193; ② 澳门大学中华医药研究院, 澳门 999078; ③ 湖北中医药大学药学院, 武汉 430065; ④ Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovation, University of Queensland, Brisbane QLD 4072, Australia; ⑤ 中国中医科学院中药研究所, 北京 100700 † 同等贡献 * 联系人, E-mail: slchen@ 收稿日期: 2012-09-04; 接受日期: 2012-10-21 国家自然科学基金(批准号:和资助项目 摘要 荷花玉兰是重要的药用、观赏及园林绿化植物. 应用 454 高通量测序技术对荷花 关键词 玉兰叶绿体全基因组进行测序, 解析了其基因组结构, 并与近缘物种基因组进行了比较分 内含子 反向互补重复区 析. 荷花玉兰叶绿体基因组全长为 159623 bp, 两个反向互补重复区(IRs)长26563 bp, 被分 重复序列 隔的大单拷贝区(LSC)和小单拷贝区(SSC)长度分别为87757 和18740 bp. 成功注释129 个 系统进化 叶绿体基因, 其中 18 个基因含有内含子. 基因的种类、数目以及 GC 含量等与其他木兰科 物种相类似. 生物信息学分析获得218 个 SSR 位点, 大多位点富含A-T, 具有碱基偏好性. 木兰科物种的重复基序类型和丰度相对保守, 有利于开发叶绿体基因组载体. 木兰亚纲植 物叶绿体基因组的大小及IR 区边界的变化与ycf1 的长度密切相关. 采用30 个物种叶绿体 基因组的66 个共有蛋白编码基因构建系统发育树, 对木兰属在被子植物中的进化位置进行 了探讨. 荷花玉兰叶绿体全基因组序列的获得和结构解析对优良品种培育、叶绿体基因组 工程、木兰科物种分子标记开发及系统发育关系的研究具有重要价值. 叶绿体是植物进行光合作用的重要器官, 属于 ana tabacum)[3]和地钱(Marchantia polymorpha)[4]叶绿 母系遗传, 是半自主性细胞器. 与核基因组相比, 叶 体基因组的完整序列以来, 叶绿体基因组在基因工 绿体基因组较小, 不足其大小的万分之一; 具有多拷 程、分子标记开发以及系统发育等方面应用广泛[5~7]. 贝性, 可使目的基因高水平表达; 通过外源基因的定 Kanevski 等人[8]将向日葵的 rbcL 基因转入烟草叶绿 点整合, 可避免位置效应和基因