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武漢植物園在金豆的葉綠體全基因組解析取得新研究進(jìn)展

發(fā)表日期:2021-07-30來源:武漢植物園放大 縮小

  金豆(Fortunella venosa (Champ. ex Benth.) C.C.Huang)是蕓香科中一種多年生常綠灌木。此物種為我國特有,分布區(qū)域與金柑(中國植物志:Fortunella hindsii (Champ. ex Hook.) Swingle)略有重疊,且范圍狹窄,主要分布在福建南平和江西永豐等地,近期在湖南寧遠(yuǎn)、茶陵和桂東等地也有發(fā)現(xiàn)。由于氣候變化和人類活動(dòng)影響等原因,該種在野外存在數(shù)量已經(jīng)大幅度減少,因此作為瀕危物種被列入《中國物種紅色名錄(紅色名錄第1卷)》。此外,該種在分類學(xué)和系統(tǒng)學(xué)上的地位素有爭議。在英文版中國植物志(Flora of China)中,金橘屬(中國植物志:Fortunella Swingle)被并入柑橘屬(Citrus L.),原金橘屬中包括金豆在內(nèi)的幾個(gè)物種都被處理為金柑(Flora of ChinaCitrus japonica Thunb.)的同物異名。 

  湖南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的研究人員與中國科學(xué)院武漢植物園東非植物區(qū)系與分類學(xué)科組合作,對(duì)采自湖南株洲地區(qū)金豆的葉綠體全基因組進(jìn)行了測序和分析,并與金柑進(jìn)行了分子和形態(tài)上的比較分析。 

  金豆的葉綠體基因組大小為160,265 bp,具典型的被子植物環(huán)狀四分體結(jié)構(gòu),包括一個(gè)大單拷貝區(qū)(LSC)(87,597 bp)、一個(gè)小單拷貝區(qū)(SSC)(18,732 bp)和一對(duì)反向重復(fù)區(qū)(IRa\IRb)(每個(gè)26,968 bp)。葉綠體基因組中有134個(gè)預(yù)測基因,包括89個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因、8個(gè)rRNA37個(gè)tRNA(圖1.)。 

  基于葉綠體基因組序列數(shù)據(jù)的系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果(圖2和圖3)表明,金橘屬與金柑屬親緣關(guān)系密切,但不支持金豆與金柑的合并,它們應(yīng)當(dāng)處理為兩個(gè)不同的物種,金豆獨(dú)立成種的地位得到強(qiáng)烈支持,其與金柑在形態(tài)(生活型、葉型、果實(shí)大小等)上存在顯著差異。金豆為小灌木,通常高不超過1米(最矮的成熟植株高僅0.28米);葉為單葉(葉柄與葉片接合處無關(guān)節(jié));葉小,長2–4(7)厘米,寬1–2厘米,基部楔形;葉柄短,長1–3(5)毫米;花單生葉腋,花瓣3–5毫米長;子房2–3室;果球形或橢圓形,直徑6–8毫米,成熟時(shí)橙紅色。而金柑為小喬木或喬木,高2–8.5米,主莖細(xì)長;葉為單身復(fù)葉(葉柄和葉片接合處具關(guān)節(jié));葉較大,長4–9厘米,寬1.5–3.5厘米,基部寬楔形;葉柄明顯較長,長6–10(15) 毫米;花單生或2–3朵簇生葉腋,花瓣長6–8毫米;子房4–6室;果實(shí)較大,呈球形,直徑1.5–2.5厘米,熟后呈橙黃色至橙紅色(圖4)。 

  本研究以“Complete Chloroplast Genome Sequence of Fortunella venosa (Champ. ex Benth.) C.C.Huang (Rutaceae): Comparative Analysis, Phylogenetic Relationships, and Robust Support for Its Status as an Independent Specie”為題發(fā)表在國際林學(xué)期刊Forests上。本研究得到了國家科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專項(xiàng)(2019FY101800)、湖南省林木種質(zhì)資源調(diào)查項(xiàng)目(湘才農(nóng)志(2015)91)和中國科學(xué)院國際合作項(xiàng)目(151853KYSB20190027)等項(xiàng)目的支持。湖南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的碩士研究生王婷為本文的第一作者,胡光萬研究員及蔡秀珍博士為通訊作者。 

1:金豆(Fortunella venosa (Champ. ex Benth.) C.C.Huang)葉綠體基因組基因圖譜。 

2 27種蕓香科植物的CDS系統(tǒng)發(fā)育樹 

3:基于葉綠體全基因組序列的27種蕓香科植物BI系統(tǒng)發(fā)育樹 

4:金柑和金豆的主要形態(tài)結(jié)構(gòu)比較 A金桔 B金豆 1.植株及生境 2.枝條 3. 4. 5.果枝 6.果實(shí)及果實(shí)橫切 

 
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