辣椒属叶绿体基因组特征及进化

摘要

辣椒(Capsicum L.)属于重要的蔬菜和香料作物,在世界范围广泛栽培。种质资源是育种和生产的基础,开展辣椒属叶绿体基因组特征研究对阐明辣椒种质资源遗传多样性、培育和改良栽培品种具有重要的理论和实践价值。本研究从NCBI数据库下载13个辣椒属物种叶绿体基因组序列,利用REPuter、MISA和mVISTA等软件,对辣椒属叶绿体基因组特征、序列重复、结构变异和系统发育进行分析。结果显示:辣椒属叶绿体基因组均具有保守的四分体结构,一对反向重复区(IRs)将大单拷贝区(LSC)和小单拷贝区(SSC)分开,基因组全长介于156583~158077 bp之间,包含113个unique基因,其中蛋白编码基因、tRNA基因和rRNA基因数分别为79、30和4;含有60~127对长重复序列,其中正向重复序列和回文重复序列比例较高,30~39 bp的重复序列含量较高;发现150~164个SSR位点,以单核苷酸和二核苷酸重复为主,多为A或T碱基重复;基因组序列同源性较高,未发现基因重排现象,非编码区序列变异高于基因编码区,LSC和SSC的多样性位点多于IR;发现rps18-rpl20、rps4-trnT、ndhF-rpl32-trnL和ycf1等4个核苷酸多态性热点,LSC和SSC的序列多样性高于IR;主要栽培种辣椒(C.annuum)与多花辣椒(C.tovarii)亲缘关系较近,中华辣椒(C.chinense)与灌木状辣椒(C.frutescens)和紫绿花辣椒(C.eximium)亲缘关系较近。研究中筛选的SSR和核苷酸多态性热点可作为辣椒属物种鉴定和遗传多样性分析的分子标记,研究明确了辣椒属物种的系统发育关系,为辣椒属物种遗传多样性和生物育种奠定基础。