武汉植物园在裸子植物叶绿体基因组学研究方面获进展

武汉植物园,2013-04-04

篦子三尖杉（Cephalotaxus oliveri）是我国特有珍稀濒危植物，属裸子植物三尖杉科（Cephalotaxaceae）三尖杉属（Cephalotaxus）。它在三尖杉属中的地位特殊，形态、解剖、胚胎发育、孢粉、核型及分子系统学的研究均支持将其独立成篦子三尖杉组。

松杉类植物的叶绿体DNA因丢失了一个反向重复区而不具典型的四区结构。以往的研究认为，此反向重复区丢失现象是支持松杉纲为单系群的重要证据。但近来的研究指出，在松科和非松科裸子植物中发生的反向重复区丢失，可能属进化上独立的事件。因此，围绕这一问题开展裸子植物的进化叶绿体基因组学研究具有重要意义。

中科院武汉植物园种群遗传学学科组博士生易轩等人在王艇研究员指导下，基于对篦子三尖杉叶绿体DNA全序列的测定，对裸子植物叶绿体基因组的结构变异和进化动态进行了深入分析。他们在重建松杉类叶绿体基因组的基因排列顺序形成过程时发现，由于叶绿体DNA存在异构现象，所以目前还无法确定松科和非松科植物丢失了相同的反向重复区。另外，还注意到在三尖杉属叶绿体基因组中，重复序列、插入/缺失及碱基替换的出现，它们之间存在显著相关性；提示重复序列是引发插入/缺失和碱基替换发生的重要因素。AccD读框长度的急剧扩张也是因一个含有多个重复序列的大片段的插入而引起，这进一步佐证了重复序列对改变三尖杉属叶绿体基因组结构的重要性。

该研究获得国家自然科学基金、中科院知识创新工程项目的资助。中山大学苏应娟教授课题组参加了部分工作。研究结果以The complete chloroplast genome sequence of Cephalotaxus oliveri (Cephalotaxaceae): evolutionary comparison of Cephalotaxus chloroplast DNAs and insights into the loss of inverted repeat copies in gymnosperms为题发表在国际期刊Genome Biology and Evolution。