武汉植物园完成单种属保护植物——莎禾的叶绿体基因组解析

2022-02-25 10:34:36 来源：今日健康网作者：分享：

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　　　　该研究成果以“ Comparative and phylogenetic analysis based on the chloroplast genome of Coleanthus subtilis (Tratt.) Seidel, a protected rare species of monotypic genus ”为题发表在期刊 Frontiers in Plant Science 上

　　莎禾[Coleanthus subtilis (Tratt.) Seidel]是禾本科（Poaceae）莎禾属（Coleanthus Seidl）一年生草本,喜生于河岸、湖旁的水湿处。其分布区广泛但不连续，已被记录分布于欧洲中西部、挪威南部、俄罗斯、中国、美国和加拿大。莎禾的生命周期极短，需要严格的栖息繁殖条件，因其栖息地正遭受破坏等原因，它的数量稀少，在诸多国家被列为保护植物，如捷克共和国和北美地区。在2021年我国发布的《国家重点保护野生植物名录》中，它也被列为二级保护植物。此外，莎禾能在长时间间隔后重新出现在以前的栖息地。2021年3月,研究人员在长江沙滩上发现了莎禾,随后武汉植物园研究人员在黑龙江哈尔滨松花江流域也采集到了它，这距离其上一次在中国的采集间隔了将近一百年。有趣的是，由于本种植物主要分布在北暖温带地区，此前在长江流域的发现被怀疑为偶然外来事件，而最近的发现却不支持这一推测，造成这种特殊分布格局的历史和原因尚不清楚。同时，莎禾的系统位置及莎禾亚族的组成存在争议，叶绿体基因组信息的缺失极大地限制了对其系统发育的全面了解。

　　武汉植物园研究人员利用采集的材料，首次测序并组装了莎禾的叶绿体基因组，并将其与禾本科的相关物种进行了比较和系统发育分析。结果显示莎禾叶绿体基因组大小为135,915 bp且呈现出典型的四分体结构，与先前报道的禾本科叶绿体基因组大小与结构相似。该研究还发现莎禾的accD基因缺失，ycf1、ycf2、ycf15和ycf68假基因化，且clpP和rpoC1基因的内含子也缺失，进一步证明了这是禾本科的普遍现象。虽然莎禾的叶绿体基因组结构总体上是保守和稳定的，但仍检测到26个SSR和13个高变异位点，这些区域有望被开发为禾本科重要的分子标记。此外，基于CDS的系统发育分析结果强烈支持Coleanthus和Phippsia互为姐妹类群，并对Coleanthus、Zingeria和Colpodium三者的关系提供了新的见解。本研究首次报导了莎禾的叶绿体基因组信息，为进一步研究其起源提供了重要的数据参考，并对开展该植物的种群遗传学研究和保护工作等具有借鉴意义。

　　该研究成果以“Comparative and phylogenetic analysis based on the chloroplast genome of Coleanthus subtilis (Tratt.) Seidel, a protected rare species of monotypic genus”为题发表在期刊Frontiers in Plant Science上。武汉植物园与湖南师范大学生命科学学院联合培养硕士研究生任静和武汉植物东非植物区系与分类学科组的田径博士为论文共同第一作者，武汉植物园胡光万研究员和湖南师范大学蔡秀珍副教授为共同通讯作者。研究工作得到国家科技基础资源调查项目（2019FY101800）和国家自然科学基金（31970211）的支持。

　　论文链接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2022.828467/full

图1 莎禾的叶绿体基因组图谱

图2 基于叶绿体蛋白编码序列构建的系统树