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半红树植物作为真红树植物与陆生植物过渡的中间类群,同时占据着海岸潮间带和内陆两种截然不同的异质性生境,其对不同生态环境的适应反映了生物进化的重要方面。近年来随着第二代测序技术的兴起,如Illumina-GA平台一次实验在几天之内就可以得到一千多万的75bp或更长的短序列,使得在群体水平上检测大量基因的遗传变异,自组装转录组并在转录组水平上研究红树植物的耐盐机制成为可能。
本文选取澳大利亚、泰国、和中国三个地点不同生境下(海生和陆生)共6个居群(每个居群大于80个体)对其3个基因接近2604个碱基利用第二代测序技术检测其核苷酸多态性。利用Illumia-GA测得黄槿3个基因的平均测序深度接近3124 X。从遗传多样性来看,中国潭门海生群体种群表现出的遗传多样性最高,多态性位点最丰富。本研究中全部黄槿居群的平均FST=0.203。中国和泰国的不同生境的种群间的分化比较显著,尤其是中国潭门黄槿海生种群与陆生种群分化位点丰富。虽然在同一地点的两种不同生境的黄槿种群间的地理距离很小,但两地的海陆明显的分化暗示生境对黄槿种群遗传分化的作用大于地理作用,种群可能由于自然选择的作用而适应当地环境,产生了生态相关的遗传分化。而澳大利亚的海陆种群间的分化很小,可能是因为陆生居群是有海生居群人工引种而来。
利用Illumina GA测序技术自组装黄槿转组得到94978条比较可靠的序列,平均长度达到682bp。两种软件拼接结果比较表明,ABYSS和Velvet都可用于转录本的自组装,但相比而言,velvet能够得到最多的序列,而ABySS拼接的序列更长也可能更可靠。两种软件合并的结果使得拼接的结果更为丰富,平均长度也得到明显的上升。利用Blast2go对黄槿转录组序列进行功能注释表明,黄槿转录组62746个contigs得到GO功能注释,29746个在KEGG中涉及131个通道,黄槿与杨树的转录组的KEGG通路整体比较相似。同时我们将此自然生境下陆生黄槿与盐激条件下陆生黄槿260多个转录本进行功能注释比较。结果表明自然状态下陆生黄槿和盐激条件下黄槿转录组还是存在一定差异。盐激陆生黄槿中涉及生物和非生物刺激(Response to biotic and abiotic stimulus)、胁迫响应(Responseto stress)这几类基因所占比例远远比自然状态下陆生黄槿高,表明在盐刺激的条件下黄槿的盐胁迫响应相关的基因转录明显偏多。在今后的研究中,我们将进一步的获取自然状态下海生黄槿的转录组,并进行海陆黄槿的转录组比较,以期对海陆生境不同来言的种群适应性差异分化机制更加深入地研究。
同时,我们在前期对黄槿耐盐适应性进化机制的研究中获得大量编码区序列以及这些序列的表达量数据的基础上,利用这些序列数据对黄槿基因密码子的偏性特征进行初步分析。研究初步发现,黄槿基因编码区以AT碱基结尾同义密码子使用频率较高;部分基因,如C氧化酶、ATP合成酶,光合作用碳固定过程中RuBisCO、蛋白质降解过程的泛素等,表现出一定密码子偏好性,而且这些基因高表达水平与GC3也表现出一定的相关性。