核質(zhì)沖突（Cytonuclear Discordanc）可能是由各種生物模式引起的，例如基因復(fù)制、水平基因轉(zhuǎn)移、不完全譜系分選（ILS）或基因流等。委陵菜屬（Potentilla?L.）和金露梅屬（Dasiphora?L.）都隸屬于薔薇科（Rosaceae Juss.）委陵菜族（Potentilleae Sweet）。委陵菜屬植物約485種，大多分布于北半球溫帶、寒帶、高山地區(qū)或干旱地帶。但是該類群在屬范圍和種的劃分上仍存在許多爭(zhēng)議，這種爭(zhēng)議中的一部分原因歸結(jié)于該類群中存在明顯的核質(zhì)沖突現(xiàn)象。隨著測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，利用全質(zhì)體基因組可為該類群之間的分類學(xué)爭(zhēng)議提供新的見解。

中國科學(xué)院西北高原生物研究所青藏高原植物適應(yīng)與進(jìn)化研究團(tuán)隊(duì)選擇了19個(gè)委陵菜屬和金露梅屬的全質(zhì)體基因組進(jìn)行Illumina二代測(cè)序，重建了該類群的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，并研究了他們之間的核質(zhì)沖突關(guān)系。研究結(jié)果表明，這些質(zhì)體基因組的結(jié)構(gòu)、GC含量和基因組成都高度保守，包含84個(gè)CDS、37個(gè)tRNA基因和8個(gè)rRNA基因。此外，所有金露梅屬質(zhì)體基因組的rpl2失去了唯一的內(nèi)含子。比較基因組分析結(jié)果表明，質(zhì)體大小的差異歸因于LSC區(qū)、SSC區(qū)和IRS區(qū)的長度差異，并且IR區(qū)大部分是保守的，非編碼區(qū)比編碼區(qū)具有更高的差異性。我們篩選了SSR，發(fā)現(xiàn)了7個(gè)高度可變位點(diǎn)，可作為潛在的分子標(biāo)記，在闡明委陵菜屬和金露梅屬的屬間關(guān)系上具有一定的參考意義。通過核基因（ITS、ETS）和細(xì)胞質(zhì)基因（質(zhì)體、線粒體）構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹，確定了委陵菜屬和金露梅屬的單系性。我們?cè)谖瓴藢僦袡z測(cè)到了核質(zhì)沖突，這種沖突往往會(huì)導(dǎo)致其單系性發(fā)生變化，我們推測(cè)可能在其進(jìn)化過程中發(fā)生了一定程度的種間雜交或不完整譜系分選事件。本研究通過對(duì)委陵菜屬和金露梅屬的系統(tǒng)發(fā)育比較分析，為該類群之間的分類學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。

研究結(jié)果以“Comparative and phylogenetic analysis of Potentilla and Dasiphora （Rosaceae） based on plastid genome”為題，于2025年2月10日在BMC Plant Biology（中國科學(xué)院二區(qū)Top，IF=4.3）發(fā)表。西北高原所碩士研究生李孝平為第一作者，西北高原所張發(fā)起研究員為通訊作者。該工作得到了第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究、青海省重大科技專項(xiàng)、中國科學(xué)院戰(zhàn)略生物資源計(jì)劃、中國科學(xué)院-青海省三江源國家公園聯(lián)合研究專項(xiàng)和中國科學(xué)院“西部之光”人才培養(yǎng)計(jì)劃等項(xiàng)目資助。

委陵菜屬和金露梅屬的質(zhì)體基因組比較分析

委陵菜屬系統(tǒng)發(fā)育的核質(zhì)沖突現(xiàn)象