【摘 要】
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菱属（Trapa L.）,隶属菱科,一年生浮叶水生草本植物,具有重要的经济和生态价值。然而,迄今为止,菱属植物的物种鉴定和系统发育关系仍然不清楚。本研究对菱属的9个野生物种/类群及5个栽培物种/类群进行叶绿体全基因组测序并注释。结合之前已经获得的菱属叶绿体基因组（6个野生种,1个栽培种）,首次对菱属的15个野生种/类群及6个栽培物种/类群进行叶绿体基因组比较分析。结果如下:菱属15个野生物种/类群
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院武汉植物园)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院武汉植物园)
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菱属（Trapa L.）,隶属菱科,一年生浮叶水生草本植物,具有重要的经济和生态价值。然而,迄今为止,菱属植物的物种鉴定和系统发育关系仍然不清楚。本研究对菱属的9个野生物种/类群及5个栽培物种/类群进行叶绿体全基因组测序并注释。结合之前已经获得的菱属叶绿体基因组（6个野生种,1个栽培种）,首次对菱属的15个野生种/类群及6个栽培物种/类群进行叶绿体基因组比较分析。结果如下:菱属15个野生物种/类群的叶绿体全基因组大小为155,453～155,559 bp,并具四分体结构。发现IR/SC（Inverted Repeat/Single Copy）连接处小幅变化,说明菱属野生种的叶绿体基因高度保守。长重复序列和SSRs（Simple sequence Repeats）主要分布在基因间隔区和LSC（Large Single Copy）区,这为该属物种和亲缘关系鉴定提供了有效的质体标记。MP（Maximum Parsimony）,ML（Maximum Likelihood）和BI（Bayesian Inference）三种系统发育分析方法一致将菱属野生物种/类群划分为小种子分支和大种子分支。13个大种子野生物种又可分为三个小簇:（1）四角菱（T.quadrispinosa Roxb.）、菱（T.bispinosa Roxb.）和两角大柄菱（T.macropoda var.bispinosa W.H.Wan.）;（2）丘角菱（T.japonica Flerow）、四瘤菱（T.mammillifera Miki）、耳菱（T.potaninii V.Vassil）、格菱（T.pseudoincisa Nakai）、弓角菱（T.arcuata S.H.Li et Y.L.Chang）,猪耳菱（T.natans var.baidangensis）;（3）冠菱（T.litwinowii V.Vassil）、东北菱（T.manshurica Flerow）、科热夫尼科夫菱（T.kozhevnikovirum Pshennikova）和西伯利亚菱（T.sibirica Flerow）。菱属6栽培物种/类群12个体之间的叶绿体基因组长度差异非常小（155,534～155,539 bp）。IR/SC边界连接处在栽培种之间没有差异,表明栽培种较野生种更为保守。与野生种一样,长重复序列和SSRs主要分布在基因间隔区和LSC区。对菱属叶绿体基因组进行系统发育分析,显示所有菱属植物清晰地被划分为三大分支:首先,两个小种子物种（四角刻叶菱（T.incisa Sieb.et Zucc.）和细果野菱（T.maximowiczii Korsh.））聚为一支;其次,所有大种子菱属野生种/类群聚为一支;最后,所有栽培种/类群聚为一支。栽培物种内部又可分为两个小簇,第一簇仅包括两种逃逸的栽培菱;第二簇包括越南菱（T.bicornis Osbeck var.cochinchinensis（Lour.）H）、乌菱（T.bicornis Osbeck）、南湖菱（T.acornis Nakano）和台湾菱（T.bicornis Osbeck var.taiwanensis（Nakai）Z.T.Xiong）四个栽培种。本研究从叶绿体角度为菱属内物种鉴定和进化关系提供了基础的遗传信息,为该属谱系地理学研究奠定了基础,可促进菱属遗传资源的有效管理和可持续利用。
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