耐盐野生稻Oryza coarctata细胞器与核基因组间的基因迁移

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ericlin1985
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Oryza coarctata是稻属中唯一的野生盐生物种,被认为是生态演替中的重要物种之一,主要分布在东南亚国家的沿海地区。植物的线粒体和叶绿体是植物生命活动的重要场所,也是植物体遗传信息的重要组成部分,线粒体基因组和叶绿体基因组在系统进化、物种鉴定、核质互作等研究中均发挥重要的作用。本研究采用NCBI数据库中O.coarctata的Nanopore原始测序数据,完成其细胞器基因组的组装、注释,并对其进行初步分析,主要研究结果如下:1)O.coarctata细胞器基因组的组装、注释:通过组装获得了547,438 bp的O.coarctata线粒体基因,平均GC含量为42.38%,编码84个基因,包括34个蛋白编码基因,47个t RNA基因和3个r RNA基因。组装获得O.coarctata的叶绿体基因组为136,282 bp,呈典型的四分体结构,包括一个长为82,044 bp的大单拷贝区(LSC),一个长为12,642 bp的小单拷贝区(SSC)和一对长为20,799bp的反向重复区(IR),平均GC含量为38.93%,编码128个基因,其中109个unique基因。2)O.coarctata细胞器基因组的特征研究:在O.coarctata的线粒体基因组中检测到496个简单重复序列(SSR),其中51.81%是单核苷酸重复;检测到50对大于500 bp的散在重复序列;预测到428个RNA编辑位点,主要分布在细胞色素C合成酶基因上,导致中性氨基酸转变成疏水性氨基酸。在O.coarctata叶绿体基因组中检测到139个SSR,其中73.38%是单核苷酸重复,15对大于30 bp的散在重复序列;预测到27个RNA编辑位点。线粒体基因组相较于叶绿体基因组具有较多的重复序列和RNA编辑位点。对RNA编辑发生位点的分析表明RNA编辑主要发生在密码子的第一、二位上,且能够改变基因序列的起始或终止位点,甚至改变基因功能。3)基因交流和系统进化分析:通过基因组间的比较分析发现O.coarctata线粒体基因组高度重排,与日本晴和普通野生稻相比,相似序列较少。在O.coarctata的核基因组中发现3,186条线粒体基因起源的序列,总长1,876,146 bp,占核基因组全长序列的0.33%;1567条叶绿体基因组起源的序列,共906,467 bp,占核基因组全长序列的0.16%。在O.coarctata的线粒体基因组中发现114条叶绿体起源的序列,共261,198 bp,包含20种叶绿体起源的线粒体t RNA基因,其中有14种又迁移到细胞核中。上述结果表明基因迁移是持续进行的,线粒体基因组成为整合的中心,基因迁移频繁,并且存在多次迁移整合的现象。本研究获得了高质量的O.coarctata细胞器基因组,为O.coarctata的耐盐适应性研究提供了新数据与思路,并对水稻种质资源的遗传背景,及遗传育种具有重要的意义。本研究所构建的细胞器基因组从头组装策略将为今后植物细胞器基因组的组装提供新方法,基于重复序列、RNA编辑、基因交流等的探讨也将为今后细胞器基因组的研究提供数据支持。
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