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昆明植物线粒体基因组替代率异质性的研究获得了重要的希望:华体会体育,华体会体育APP,华体会体育APP下载,华体会体育app官网人口

本文摘要:

中国科学院昆明植物研究所植物多样性与基因组学研究组的朱安丹、李在国家重大科技基础设施西南野生动物种质资源库前停下来,对唇形科阿竹亚科4个主要分支9属19种植物的线粒体基因组进行了深入系统的分析。

中国科学院昆明植物研究所植物多样性与基因组学研究组的朱安丹、李在国家重大科技基础设施西南野生动物种质资源库前停下来,对唇形科阿竹亚科4个主要分支9属19种植物的线粒体基因组进行了深入系统的分析。发现筋骨草亚科线粒体基因组中同义替换率(d S)普遍高于非奇异替换率(d N),同一基因组中差异基因的加速时间不同:有些基因出现在筋骨草亚科的焦点组(如rps12),有些出现在筋骨草及其姊妹属(如atp6), 进一步的研究表明,取代率变化最快的基因大多位于基因簇中,这些基因簇大多是在筋骨草及其姊妹属中新形成的。

新基因簇的形成依赖于古基因簇的断裂和新基因簇的融合。所以推测在这个过程中容易引入突变,导致基因突变率增加。

由于基因组重组和基因转化具有一定的GC偏好性,通过研究线粒体蛋清编码基因第三密码子的GC(GC3)含量,发现筋骨草中几乎所有快速进化的基因都显著提高了GC3水平,GC3含量的增加与D S显著相关,取代率的提高也可能受到转录介导的修复或转录后修饰的影响,这可以反映在RNA编辑位点的丢失上。本研究结合转录组数据分析发现,快速进化的基因丢失了祖先所有的RNA编辑位点,而中速和低速进化的基因只丢失了少数祖先的RNA编辑位点。本研究分析了植物线粒体基因组替代率的多样性,推测了线粒体基因组同义替代率异质性的机制,为进一步研究植物线粒体基因组的进化提供了理论支持。

研究结果在线发表在植物科学领域的主流期刊《新植物学家》上,标题为“Ajugoidee(Lamiaceae)有丝分裂基因组中内含子和种间同义差异的偶发和GC偏向爆发”。中国科学院昆明植物研究所刘芳博士、樊舒威博士为第一作者,李德洙研究员、朱安丹研究员为通讯作者。

昆明植物研究所分子生物学实验中心高级工程师杨俊波、中国科学院东亚植物多样性与生物地理学重点实验室向春雷博士、美国内布拉斯加-林肯大学的杰弗里割草机博士也参加了活动。本研究得到了中国科学院重大科技基础设施开放研究项目(编号:2017-LSF-GBOWS-02)、云南基础研究项目(2019FD055)和种质资源库开放项目的资助。

正文:刘芳范伟真

图1线粒体编码基因差异替代率加速的时间差

图2基因替代率与基因簇、GC3和RNA编辑的关系

遗传多样性进化是进化基因组学的焦点问题之一。

被子植物线粒体基因组在大小、结构、基因和内含子数量上的多样性,使线粒体基因组成为研究基因组大小的理想系统。一般认为植物线粒体基因组的进化速度低于叶绿体基因组和核基因组,同一基因组中基因的进化速度更为一致。

但以往对筋骨草等部门群体线粒体基因组的研究发现,基因间同义替换率可能相差两个数量级以上,其进化路径和原因尚不清楚。

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