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花葉組重樓葉綠體基因組結構特征與進化

  重樓屬植物主要生物活性物質為甾體皂苷,具有消炎、止血、抗腫瘤等功效,是云南白藥、宮血寧等86種著名中成藥的重要原料。重樓屬花葉組包括花葉重樓與祿勸花葉重樓兩種,與屬內其它植物相比,葉具斑塊,植株矮小,果實很小且產量低。花葉組重樓植物含有中國藥典規定的四種重樓皂苷。然而,花葉組重樓生長十分緩慢,對生長環境需求嚴格,野生品種采挖嚴重,人工種植難度高且規模小,花葉組重樓植物資源日漸枯竭,現已成為云南省級重點保護植物。目前,藥用植物因過度采掘瀕臨滅絕,藥用植物資源保護和可持續利用逐漸成為全球關注和亟待解決的問題。 

  版納植物園生物信息組研究高曉陽博士等對重樓屬花葉組進行葉綠體基因組測序和分析。通過轉錄組比較,識別出包括串聯重復,散在重復等40個長片段重復,約130個簡單重復(SSRs)及一些變異熱區,并且對SSR采用香濃—維納指數(Shannon-Winener index),多肽信息含量指數(Polymorphic information content)計算以及系統發育樹構建等方式進行評估,獲得潛在的分子標記;發現幾乎所有蛋白質編碼基因偏好A/U結尾,突變和選擇壓力造成這種密碼子偏性;同時,預測大部分蛋白質編碼基因可能經歷了純化選擇,而光合作用有關基因經歷了相對較為不嚴格的純化選擇。以上研究結果將提高人們對花葉組重樓植物葉綠體基因組特征及其進化的認識,并為花葉組重樓后續種質資源研究奠定基礎。 

  該成果以Comparative chloroplast genomes of Paris Sect. Marmorata: insights into repeat regions and evolutionary implications為題發表于國際學術期刊BMC Genomics。此項研究得到了國家基金項目和重大研究計劃培育項目(31800273,31471220,91440113),云南省高端科技人才項目,中國科學院西雙版納植物園配套經費,中國科學院“西部之光”的聯合資助。

葉綠體基因組蛋白質編碼基因的密碼子偏性分析

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