石蒜属植物叶绿体基因组结构及系统学研究

摘要

对17种石蒜属Lycoris植物的叶绿体全基因组序列基本特征及其系统发育关系进行分析。结果显示，石蒜属植物的叶绿体基因组具有典型的四分体环状结构，全长158 335～158 761 bp，总GC含量37.7%～37.8%。基因数量为133～137个，蛋白质编码基因、核糖体RNA基因、转运RNA基因数目稳定。含有散在重复序列41～57个，检测到66～74个SSR位点，其中单核苷酸A/T重复最多。密码子偏好性分析发现，编码密码子数量在26 448～26 740个之间，共有31个密码子的RSCU值大于1，而其中29个密码子的第三位碱基为A或U，表明17个石蒜属植物偏好A或U结尾的密码子。叶绿体全基因组比对和共线性分析结果显示，石蒜属植物叶绿体基因组不存在重排和倒置，具有较高的保守性，非编码区的变异频率高于编码区。IR边界分析表明，由于IR区的收缩和扩张，部分物种中的rpl22、rps19、ndh F基因均出现跨过JLB或JSB边界的情况。核苷酸多态性分析筛选出trn G-UCC、atp F-atp H、psb C-trn S-UGA-psb Z、trn G-GCC-psb Z、rpl32、trn L-UAG-rpl32-ccs A、rps15-ycf1等高变基因和基因间隔区可作为分子标记用于系统发育分析。以叶绿体全基因组序列构建的分子系统树显示，石蒜属物种形成单系，支持该属独立的分类地位。传统的基于雄蕊和花冠形态划分的整齐花亚属和石蒜亚属的物种均未形成单系，基于雄蕊与花被片的位置关系对石蒜属植物属下物种进行分类仍值得商榷。同时，系统发育分析支持安徽石蒜L. anhuiensis、江苏石蒜L. houdyshelii、稻草石蒜L. straminea、玫瑰石蒜L. rosea杂交起源的观点，并揭示了它们可能的母本。