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武漢植物園完成亞洲的芒苞草屬和非洲的黑炭木屬植物葉綠體基因組比較與系統定位研究

  翡若翠科(Velloziaceae)是由5屬約250個物種組成的單子葉植物科,在非洲大陸、馬達加斯加、阿拉伯半島、中國和南美洲間斷分布。該科植物多為耐旱的復蘇植物,因為花的特征非常相似,而葉形、植株大小和生活型等形態特征又具極大變異,因此,該科植物的分類比較困難,成員之間的親緣關系仍然不十分清楚。

  中國科學院武漢植物園東非植物區系與分類學科組對采自我國橫斷山區的芒苞草的葉綠體全基因組進行了分析,并與兩個產自非洲的黑炭木屬植物Xerophyta spekeiX. viscosa進行了葉綠體全基因組序列和形態上的比較研究。研究結果顯示,芒苞草和黑炭木屬的Xerophyta spekeiX. viscosa的葉綠體基因組全長分別為153,843 bp155,235 bp155,498 bp。葉綠體基因組由反向重復區(IRS)(IRaIRb)、大單拷貝區(LSC)及小單拷貝(SSC)區組成,上述三個物種的反向重復區序列長度在27,022 bp27,110 bp之間,大單拷貝區(LSC)長度在81,919 bp83,813 bp之間,小單拷貝(SSC)區長度在17,387 bp17,880 bp之間。利用葉綠體基因組數據進行的系統發育分析表明,芒苞草是翡若翠科其余物種的姊妹群,是該科較早分化出來的物種(圖1)。分析結果強烈支持芒苞草與非洲翡若翠科的類群聚為一支,表明芒苞草與翡若翠科其他類群的近緣關系。

  研究成果以 “Complete Chloroplast Genomes of Acanthochlamys bracteata (China) and Xerophyta (Africa) (Velloziaceae): Comparative Genomics and Phylogenomic Placement 為題,發表在國際植物學期刊Frontiers in Plant Science本項工作得到了中國科學院國際合作計劃項目(151853KYSB20190027)、中國科學院中-非聯合研究中心項目(SAJC202101)和中國科學院大學博士生獎學金項目ANSO青年人才獎學金的資助。

  研究生(留學生) Vincent Okelo Wanga和研究生董翔為共同第一作者。胡光萬研究員為通訊作者。課題組多名學生參與了此項研究。 

  論文鏈接:doi: 10.3389/fpls.2021.691833  

 

  

1. 基于葉綠體基因組共有的59個單拷貝基因重建的翡若翠科3個物種的系統發育樹。(A)最大似然樹(ML)(分支上示自舉值);(B)貝葉斯樹(BI)(分支上示后驗概率)。

2. Xerophyta spekei Baker(由胡光萬研究員攝于肯尼亞Chyulu山)

 

3. Acanthochlamys bracteata P.C. Kao  

    圖片來源:哈佛大學標本館(FOC提供http://www.efloras.org/florataxon.aspx?flora_id=2&taxon_id=100088) 

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