山楂属植物叶绿体基因组特征与密码子偏好性分析

摘要

为明确山楂属植物叶绿体基因组结构与编码蛋白质的基因密码子偏好性特征,本研究利用第二代高通量测序技术对云南山楂[Crataegus scabrifolia(Franch.)Rehd.]的叶绿体基因组进行测序、组装和注释,并对山楂属11个种植物的叶绿体基因组结构、遗传多样性以及密码子偏好性进行了分析。结果显示,山楂属植物的叶绿体基因组长度为159607~159875 bp,G+C含量为36.6%~36.7%,为标准的四分体结构,G+C含量和结构变异均保守,边界扩张收缩稳定,未发现基因组的倒置和重排现象,11个种植物的简单重复序列和离散重复序列的种类和数量存在一定的差异。综合中性绘图分析、有效密码子数分析(ENC-plot)、奇偶校验分析(PR2-plot)和对应性(COA)分析的结果,发现山楂属植物叶绿体基因组密码子使用不但受到碱基突变的影响,还受到选择压力的深刻影响。对叶绿体基因组的最优密码子进行筛选,最优密码子数量为17~20个,其中C.kansuensis、C.oresbia、C.pinnatifida的最优密码子数量最多,C.marshallii的最优密码子数量最少,分析它们的最优密码子数据发现,山楂属植物的最优密码子大多以A或U作为第三位碱基。基于CDS(蛋白质编码序列)和叶绿体全基因组构建的系统发育关系既具有一定的相似性,也存在一些差异。本研究结果为山楂属植物的系统发育研究和分子标记开发等工作提供了参考依据。