论文部分内容阅读
小檗科植物阔叶十大功劳是一种常用的清热解毒中药材，具有显著的抑菌抗炎活性。该植物主要活性成分为苄基异喹啉生物碱，如小檗碱，药根碱，非洲防己碱和巴马汀，这些生物碱均具有显著的药理活性，有的已经是临床常用的抑菌抗炎药物。 叶绿体基因组序列信息是分析物种进化、鉴定新的物种等生物信息学研究的重要手段。过去由于测序技术困难和价格昂贵，在genbank上已报道的叶绿体基因组的数量并不多，但随着二代测序技术的发展，叶绿体基因组序列的报道大大增加。本研究使用Illumina Hiseq2000二代测序技术拼接阔叶十大功劳（Mahonia bealei）叶绿体基因组的全长序列，并与已报道的其他近缘植物进行叶绿体序列特征比较分析。 十大功劳完整的叶绿体基因组序列全长164792 bp，具有双子叶植物叶绿体的典型结构:一个长单向拷贝区(Long Single Copy，LSC)，一个短单向拷贝区(ShortSingle Copy，SSC)和两个完全一致的反向重复区(Inverted Repeat，IR)。其中LSC区、SSC区及IR区的长度分别为73052 bp、18591 bp、36501 bp。十大功劳的叶绿体基因组共包含111个unique基因，IR区含有39个基因，比同源植物多15个。 十大功劳叶绿体基因组的基因顺序几乎没有改变，基因的缺失现象也很少，这与大IR区能在进化过程中稳定基因组，减少基因的缺失和变异的几率，并减少倒置(inversion)的假设相一致。十大功劳绿叶体基因组的IR区扩张超过12 kb，原本处于LSC区的15个基因(rps19，rpl22，rps3，rpl16，rpl4，rps8，infA，rpl36，rps11，petD，petB，psbH，psbN，psbT和psbB)，现在复制到了IR区内。十大功劳叶绿体基因组IR区扩张的机制是通过双链DNA的断裂和随后的修复，不同于普通的基因转换机制。 在序列相似度≥90％的前提下，重复序列分析成功鉴定了39条长度≥30bp的前向/反向重复序列，及75个简单重复序列(SSRs)。SSRs位点几乎都是由A或T组成，被认为是由于基因组中碱基编码的特定偏好引起的。 通过编码区序列与EST库序列的比对，发现了9个RNA编辑位点，其中5个是非同义转录位点，分别位于基因rpoC1，rps2，rps19，ycf1上。 系统进化树分析采用最大简约法(MP)和最大似然法(ML)构建，数据源于25种植物叶绿体基因组中65个编码基因序列。其拓扑结构与之前报道的基于叶绿体基因构建的系统进化树相似，并为毛茛科、小檗科的同源关系提供了有力支持。 分子钟分析表明，毛茛科和小檗科的分化时间约为9000～8400万年前，与化石记录提供的数据一致。