目的 结合叶绿体基因组、密码子偏好性与DNA条形码、机器学习技术,为薯蓣属Dioscorea系统发育、遗传多样性及物种鉴定提供理论指导。方法 通过IRscope比对11种植物的叶绿体基因结构,并构建系统发育树;用CodonW、CUSP等工具分析密码子偏...目的 结合叶绿体基因组、密码子偏好性与DNA条形码、机器学习技术,为薯蓣属Dioscorea系统发育、遗传多样性及物种鉴定提供理论指导。方法 通过IRscope比对11种植物的叶绿体基因结构,并构建系统发育树;用CodonW、CUSP等工具分析密码子偏好性;收集薯蓣材料并扩增测序DNA条形码序列,基于成熟酶K基因(maturase K gene,matK)、光系统Ⅱ蛋白D1基因—组氨酸tRNA基因间隔区(photosystem b a protein gene-transfer RNA-histidine intergenic spacer,psbAtrnH)、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基基因(ribulose-bisphosphate carboxylase/oxygenase large subunit gene,rbcL)条形码和机器学习算法进行分子鉴别。结果 薯蓣属叶绿体基因组保守稳定,密码子显著A/T偏好,第3位倾向A/U结尾。自然选择是影响密码子偏差的主因,共有最优密码子为GGA和UCA。3种条形码均能成功鉴别物种,基于BLOG算法的单一条形码鉴别成功率100%,WEKA的SMO和NaïveBayes分类器鉴别率较高。结论 薯蓣叶绿体基因组保守,密码子偏好模式以自然选择为主,为薯蓣属基因表达调控、物种鉴定、资源保护等提供依据和指导。展开更多
目的研究点地梅属Androsace L.物种叶绿体基因组蛋白编码基因密码子的偏好性及其影响因素。方法测序了点地梅属1个物种(西藏点地梅)的叶绿体基因组,其他9物种的序列从NCBI下载。根据序列筛选条件,共得到41条共有序列。用CodonW 1.4.2计...目的研究点地梅属Androsace L.物种叶绿体基因组蛋白编码基因密码子的偏好性及其影响因素。方法测序了点地梅属1个物种(西藏点地梅)的叶绿体基因组,其他9物种的序列从NCBI下载。根据序列筛选条件,共得到41条共有序列。用CodonW 1.4.2计算相关参数,Python整理数据,R做相关性分析并绘图。结果点地梅属各物种密码子第1、2、3位置碱基组成GC含量表现为GC1>GC2>GC3,其中第3位GC含量最小。各位点GC含量相关性为GC1、GC2极显著,而两者与GC3相关性都不显著,说明3个位置GC含量变化机制不同。3个位置GC含量都小于50%,表明密码子倾向于使用A/U碱基,尤其是第3位。从10个物种中共鉴定到13~17个最优密码子。所有基因的有效密码子数(effective number of codons,ENC)均大于35,说明密码子使用整体偏性较弱。中性绘图、ENC-plot及PR2-plot分析显示,造成密码子使用偏性的主要因素是自然选择,但突变压对大部分基因的密码子偏性也有重要影响。系统发育及聚类分析显示密码子偏性在物种间是保守的。结论点地梅属叶绿体基因组蛋白编码基因倾向于使用A/U碱基编码的密码子,自然选择是影响密码子偏好性的主要因素。研究结果能为点地梅属的分子进化、系统发育及叶绿体基因工程提供基础。展开更多
目的探讨黄精属Polygonatum Mill.6个产区3个种质的遗传多样性及亲缘关系。方法以34份黄精属种质资源为供试材料,采用正交设计方法,优化黄精属目标起始密码子多态性-PCR(start codon targeted polymorphism-PCR,SCo T-PCR)反应体系并筛...目的探讨黄精属Polygonatum Mill.6个产区3个种质的遗传多样性及亲缘关系。方法以34份黄精属种质资源为供试材料,采用正交设计方法,优化黄精属目标起始密码子多态性-PCR(start codon targeted polymorphism-PCR,SCo T-PCR)反应体系并筛选引物;并基于筛选出的引物对其进行遗传多样性分析、遗传结构以及遗传分化研究。结果得到黄精属SCo T-PCR最佳反应体系,筛选出15条多态性较好的引物,多态性条带比率为94.45%;在物种水平上,3个种质的平均观测等位基因数(observed number of alleles,N_(a))、平均有效等位基因数(effective number of alleles,N_(e))、平均Nei’s基因多样性指数(Nei’s gene diversity index,H)、平均香农指数(Shannon information index,I)分别为1.6783、1.2686、0.1740、0.2786,揭示群体间存在丰富的遗传多样性;聚类分析结果显示,多花黄精与长梗黄精聚成一类,表明亲缘关系较近;卷叶黄精作为单独分枝,其与另外2个种质的亲缘关系也较远;基因多样度(total genetic diversity,H_(t))、基因分化系数(gene diversity within population,H_(s))、遗传分化系数(coefficient of gene differentiation,G_(st))、基因流(gene flow,N_(m))分别为0.2104、0.1740、0.1733、2.3860,表明群体间存在较高水平的基因交流,AMOVA结果显示84%遗传差异来自于群体内,16%遗传差异来自于群体间;群体结构分析表明,当分析群体数(true number of clusters,K)为3时,34份材料可分为3个类群,且与聚类分析结果基本一致。结论SCoT分子标记可有效用于黄精属不同种质之间的亲缘关系及遗传多样性分析,为黄精属植物种质资源的鉴定保护、开发利用提供科学依据。展开更多
文摘目的 结合叶绿体基因组、密码子偏好性与DNA条形码、机器学习技术,为薯蓣属Dioscorea系统发育、遗传多样性及物种鉴定提供理论指导。方法 通过IRscope比对11种植物的叶绿体基因结构,并构建系统发育树;用CodonW、CUSP等工具分析密码子偏好性;收集薯蓣材料并扩增测序DNA条形码序列,基于成熟酶K基因(maturase K gene,matK)、光系统Ⅱ蛋白D1基因—组氨酸tRNA基因间隔区(photosystem b a protein gene-transfer RNA-histidine intergenic spacer,psbAtrnH)、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基基因(ribulose-bisphosphate carboxylase/oxygenase large subunit gene,rbcL)条形码和机器学习算法进行分子鉴别。结果 薯蓣属叶绿体基因组保守稳定,密码子显著A/T偏好,第3位倾向A/U结尾。自然选择是影响密码子偏差的主因,共有最优密码子为GGA和UCA。3种条形码均能成功鉴别物种,基于BLOG算法的单一条形码鉴别成功率100%,WEKA的SMO和NaïveBayes分类器鉴别率较高。结论 薯蓣叶绿体基因组保守,密码子偏好模式以自然选择为主,为薯蓣属基因表达调控、物种鉴定、资源保护等提供依据和指导。
文摘目的研究芍药属4种药用植物叶绿体基因组特征、变异程度及芍药属和毛茛科植物的系统发育关系,为芍药属药用植物的分类地位和系统发育提供参考。方法应用二代高通量测序技术测定芍药Paeonia lactiflora叶绿体基因组,利用比较基因组学方法分析了芍药与川赤芍P.Veitchii、牡丹P.suffruticosa及杨山牡丹P.ostii等芍药属药用植物叶绿体基因组之间的结构特征及变异程度,以山地虎耳草Saxifraga sinomontana等植物为外类群,分析了芍药属植物与毛茛科植物的系统发育关系。结果芍药属4种药用植物的叶绿体基因组均为典型的四分结构,包含1个大单拷贝区(large single copy,LSC)、1个小单拷贝区(small single copy,SSC)和2个反向重复区(inverted repeats,IRa和IRb)。芍药叶绿体基因组序列长度为152731 bp,GC含量为38.43%,共注释到基因126个,其中82个蛋白质编码基因、36个t RNA基因和8个核糖体rRNA基因。重复序列分析发现芍药叶绿体基因组重复序列数量最多为48个,杨山牡丹最少为39个;只有芍药同时含有4种类型的重复序列。芍药含有最多的SSR序列达52个,4种植物SSR序列中单核苷酸重复占比达81%~86%,绝大多数为A/T重复。密码子偏好性分析表明芍药属4种药用植物中氨基酸出现频率均以亮氨酸最高,半胱氨酸最低;31种密码子具偏好性,且密码子偏好性与密码子第3位碱基具显著相关性。LSC/IRb、IRb/SSC、SSC/IRa和IRa/LSC边界附近的基因类型相同,相对保守,但牡丹组和芍药组之间仍具有差异。选择压力分析结果表明,绝大多数基因Ka/Ks值均小于1,受纯化选择,matK、ndhB和rpoA受到正选择。叶绿体基因组比较分析发现芍药属内4种药用植物的叶绿体基因组中非编码区比基因编码区的变异程度大,筛选出了6个基因间区和2个基因编码区的高变异区。系统发育分析结果显示,芍药与美丽芍药亲缘关系最近,所有芍药属植物被聚为一个分支,外类群把芍药属和毛茛科植物分隔开来,芍药属植物与毛茛科植物亲缘关系较远。结论芍药属4种植物在叶绿体基因组结构特征方面较为保守,但其变异程度存在一定差异;筛选出的8个高变异区可为芍药属药用植物的条形码开发、物种鉴定及药用植物质量控制提供候选片段;系统发育分析表明芍药属植物与外类群植物亲缘关系较近,而与毛茛科植物亲缘关系较远,为芍药属植物系统进化、芍药属药用植物的物种鉴定、质量控制及保护开发等研究奠定基础。
文摘目的研究点地梅属Androsace L.物种叶绿体基因组蛋白编码基因密码子的偏好性及其影响因素。方法测序了点地梅属1个物种(西藏点地梅)的叶绿体基因组,其他9物种的序列从NCBI下载。根据序列筛选条件,共得到41条共有序列。用CodonW 1.4.2计算相关参数,Python整理数据,R做相关性分析并绘图。结果点地梅属各物种密码子第1、2、3位置碱基组成GC含量表现为GC1>GC2>GC3,其中第3位GC含量最小。各位点GC含量相关性为GC1、GC2极显著,而两者与GC3相关性都不显著,说明3个位置GC含量变化机制不同。3个位置GC含量都小于50%,表明密码子倾向于使用A/U碱基,尤其是第3位。从10个物种中共鉴定到13~17个最优密码子。所有基因的有效密码子数(effective number of codons,ENC)均大于35,说明密码子使用整体偏性较弱。中性绘图、ENC-plot及PR2-plot分析显示,造成密码子使用偏性的主要因素是自然选择,但突变压对大部分基因的密码子偏性也有重要影响。系统发育及聚类分析显示密码子偏性在物种间是保守的。结论点地梅属叶绿体基因组蛋白编码基因倾向于使用A/U碱基编码的密码子,自然选择是影响密码子偏好性的主要因素。研究结果能为点地梅属的分子进化、系统发育及叶绿体基因工程提供基础。
文摘目的探讨黄精属Polygonatum Mill.6个产区3个种质的遗传多样性及亲缘关系。方法以34份黄精属种质资源为供试材料,采用正交设计方法,优化黄精属目标起始密码子多态性-PCR(start codon targeted polymorphism-PCR,SCo T-PCR)反应体系并筛选引物;并基于筛选出的引物对其进行遗传多样性分析、遗传结构以及遗传分化研究。结果得到黄精属SCo T-PCR最佳反应体系,筛选出15条多态性较好的引物,多态性条带比率为94.45%;在物种水平上,3个种质的平均观测等位基因数(observed number of alleles,N_(a))、平均有效等位基因数(effective number of alleles,N_(e))、平均Nei’s基因多样性指数(Nei’s gene diversity index,H)、平均香农指数(Shannon information index,I)分别为1.6783、1.2686、0.1740、0.2786,揭示群体间存在丰富的遗传多样性;聚类分析结果显示,多花黄精与长梗黄精聚成一类,表明亲缘关系较近;卷叶黄精作为单独分枝,其与另外2个种质的亲缘关系也较远;基因多样度(total genetic diversity,H_(t))、基因分化系数(gene diversity within population,H_(s))、遗传分化系数(coefficient of gene differentiation,G_(st))、基因流(gene flow,N_(m))分别为0.2104、0.1740、0.1733、2.3860,表明群体间存在较高水平的基因交流,AMOVA结果显示84%遗传差异来自于群体内,16%遗传差异来自于群体间;群体结构分析表明,当分析群体数(true number of clusters,K)为3时,34份材料可分为3个类群,且与聚类分析结果基本一致。结论SCoT分子标记可有效用于黄精属不同种质之间的亲缘关系及遗传多样性分析,为黄精属植物种质资源的鉴定保护、开发利用提供科学依据。
