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无叶假木贼叶绿体基因组特征系统发育及密码子偏好性分析

江萍, 黄祥, Sulaiman Shah, 何梦瑶

2023, 36(4): 109-121. doi: 10.12403/j.1001-1498.20220578

关键词: 无叶假木贼, 叶绿体基因组, 系统发育, 密码子

[摘要]()

目的分析无叶假木贼叶绿体基因组结构特征，阐明假木贼属在藜科中的分类地位，进一步探究其密码子偏好性和确定最优密码子。方法基于CTAB法从无叶假木贼幼嫩同化枝中提取总DNA；通过Illumina Genome Analyzer HiSeq 2000高通量测序平台进行测序；使用GetOrganelle和Plann对叶绿体基因组序列进行组装和注释；利用MISA对叶绿体基因组中简单重复序列（SSR）进行分析；使用MAFFT v. 7. 450和IQ-TREE v. 2. 1. 1软件进行多序列比对、构建最大似然法（Maximum likelihood，ML）系统进化树；使用DnaSP 6. 0软件计算核苷酸多态性值；通过CUSP和Codon W 1. 4. 2软件进行密码子偏好性研究。结果无叶假木贼叶绿体基因组全长为154 084 bp，包括1个大单拷贝区（LSC，85 124 bp）、1个小单拷贝区（SSC，18 934 bp）、1对反向重复序列（IRa和IRb，25 013 bp）。共注释到132个基因，包含83个蛋白编码基因，8个rRNA基因，37个tRNA基因和4个假基因。SSR位于基因间区的数量最多（70.4%），单碱基（A/T）重复类型SSR数量最多。系统发育树的最优构树模型为TVM + F + R3，藜科划分为4个聚类组，其中，无叶假木贼与梭梭属和猪毛菜属亲缘关系最近。trnS-trnG(exon1)、ndhF-rpl32、rpl32-trnL、rps16(exon1)-trnQ和ycf1是高核苷酸多态性区域。共确定20个最优密码子（UUU、UAU、UGU、CAU、UCU、UCA、UUA、CUU、CCU、AGA、GAA、ACU、ACA、AAU、GAU、AAA、GUU、GCU、GGU、CAA），均以A/U结尾，密码子使用偏好性主要受自然选择影响，突变等影响因素对其影响较弱。结论无叶假木贼叶绿体基因组结构保守，呈典型的四分体结构。在藜科的系统发育中，无叶假木贼与梭梭属和猪毛菜属亲缘关系最近。鉴定的高变区和SSR位点可用于藜科属间物种的分子鉴定。无叶假木贼叶绿体基因组密码子偏好以A/U结尾，确定的20个最优密码子有助于其外源密码子的优化。研究结果可为无叶假木贼分子标记开发、系统进化及叶绿体基因工程研究提供参考。

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