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客户文章丨植物叶绿体动物线粒体基因组怎么发《genes》期刊 请看这里

发布日期:2022-05-31 浏览次数:250

植物叶绿体基因组客户文章分享

鄂报春叶绿体基因组揭示既不是种也不是自然组呈现报春花属多态分类群

导读

       物种是生物多样性的基本单位,但物种的边界仍然令人困惑,尤其是在物种丰富的谱系中,它们具有显著的相似性、形态特征和生态区域。之前的物种划分是基于形态学特征,可能无法区分多态分类群。叶绿体基因组已经成功地解决了密切相关的植物分类学的分类学问题,从而为在分类困难的植物分类群中使用叶绿体基因组作为物种划分的超级条形码提供了新的见解。报春属(报春科)有500多种,其中300种分布于中国,从形态学证据来看有七个亚属。野生种质资源可能在园艺市场上对栽培报春的育种起到重要的指导作用。为解决报春花的进化史提供了一种解决方案,分析中国24个科中21个科的74个种100份材料 目的是探讨种内变异,解读复合鄂报春的分类界限,揭示了中国报春属21个科的系统发育关系,并用分子数据检验了基于形态学的分类学。


论文ID

原名:The Complete Chloroplast Genomes of Primula obconica Provide Insight That Neither Species nor Natural Section Represent Monophyletic T axa in Primula (Primulaceae)

译名:鄂报春叶绿体基因组揭示既不是种也不是自然组呈现报春花属多态分类群

期刊:genes

IF:4.096

发表时间:2022.3

通讯作者:李强

通讯作者单位:西北高原生物研究所

DOI: 10.3390/genes13040567


实验设计

研究材料:新鲜叶片

技术方法:CTAB 法提取DNA 二代测序建库测序


实验路线图


结果

       

16个鄂报春叶绿体基因组它们为典型的四分体结构,包括LSC、SSC和两个反向 IR区,基因组大小153,584 bp - 154,028 bp 。LSC/SSC与IR区比长度变化相对较大,LSC为84,712 bp / 84,403 bp, SSC从17,743 bp-17,347 bp 。基因组包含128个基因,分别是83个PCGs,8个r RNAs、37个tRNAs。PCGs中6个含有重复基因,22含有一个内含子。ycf3和clpP有两个内含子,它们也被反式拼接成三个外显子。

       16个数据把鄂报春叶绿体基因组作为参考基因组分析其SNP,检测到 1915 高质量 SNPs, 346 InDels,ZP2变异体最多,YN1和YN2的SNP数量最少。LSC区域的SNP数量相对较高,蛋白质编码基因区,15个蛋白质编码基因具有丰富的单核苷酸多态性,ycf1 SNP数量最多的(133个)。基因间区域,matK-rps16、rps16 psbK、psbI atpA、psbM psbD、rps4 ndhJ、ndhCatpE、rbcL psaI、psbE petL和ndhF-rpl32具有更多的序列变异,而psbM-psbD基因间间隔区的SNP数量最多。非同义突变与同义突变的比率为1.1667。YN、SCD、SCB基因组序列上的变异比其他材料更多。HN群体没有物种特异性SNP,YN群体拥有最多的特异性SNP。大多数共享SNP在ycf1基因中检测到,且ycf1在种内水平上的变异似乎更多。

       共鉴定出401个SSR,包括317个单核苷酸、31个二核苷酸、39个四核苷酸和14个五核苷酸重复序列,栽培种ZP1和ZP2的SSR数量最高(51和49);与其他材料相比,ZP1和ZP2的单核苷酸数最多,单核苷酸A/T最丰富,ZP1、ZP2、HND1和HNL1中分别检测到单核苷酸重复,四核苷酸(AAAT)仅出现在HBE1,9份材料中共发现15个SSR,其中12份材料之间存在长度差异。

       尽管鄂报春亚种地理分布不同,在IR/LSC和IR/SSC边界区的含量和基因数上表现出相同的模式,但仍存在一些差异。ndhF跨越IRb/SSC边界,长度为2177-2192 bp。ycf1跨越SSC/IRa边界,SSC区为4533 bp至4573 bp,IRa区为1004 bp至1017 bp,除了 P .obconica subsp. parva 、 P . obconica subsp. begoniiformis延长了3个bp外,rps19位于LSC区,在IRb区延伸5 bp。


       LSC的遗传变异性高于LSC和IR区域。在蛋白质编码区中,atpF、petD、rpl16、ndhA和ycf1是最可变的基因,在基因间区,trnK-UUU-rps16、trnE UUC trnT GGU、trnT GGU psbD、psaA-ycf3、trnF GAA ndhJ、atpB rbcL、rpl33-rps18和ndhF-rpl32的散度较高。大多数变异出现在基因间区域,如rps16-trnQ-UUC,atpF-atpH, psbM-trnD-GUU, trnE-UUC-trnT-GGU, psaA-ycf3, ycf3-trnS-GGA, atpB-rbcL, rbcL-psaI, ycf4-cemA, psbE-petL,  rpl33-rps8 ,表明蛋白质编码区比基因间区更保守。


       基于SNP数据构建ML树 显示了两个主要分支。四川(SCB和SCD)和云南种群(YN)聚集在一个分支中表明这两个种群之间关系密切。湖北种群(HBE和HBD)、栽培材料(ZP1和ZP2)和湖南种群(HND和HNL)表现出密切的相关关系。基于SNP和INDEL的PCA分析研究群体遗传结构,16物种分为2组。为了了解分歧历史,TreeMix调查鄂报春迁移事件,SCD作为外群。TreeMix显示了相对较高的基因流,出现在HBE和湖南人群中(HNL和HND)。观察到SCB向湖南种群和YN向HBE的弱基因流,没有观察到栽培材料与SCD和HBD群体之间的基因流。


       100份材料共有的77个蛋白质编码基因构建了ML树,绝大多数节点获得了90%以上的置信值,显示了三个主要分支,都具有相同的拓扑结构。第一分支包括7个: Obconicolisteri, Sect. Dryadifoiia, Sect.Bullatae, Sect. Monocarpicae, Sect. Carolinella, Sect. Cortusoides, Sect. Auganthus。Dryadifoiia。

       第二分支包括8个分别是 Sect. Aleuritia, Sect. Minutissimae, Sect.Soldanelloides, Sect. Denticulata, Sect. Capitatae Pax, Sect. Sikkimensis, Sect. Souliei, Sect. Primula。Sect. Proliferae Pax, Sect. Petiolares, Sect. Amethyatina, Sect.

       Crystallophlomis, Sect. Ranunculoides 形成第三分支,其中 Sect. Proliferae Pax 、Sect. Crystallophlomis 未形成单系。


结论

虽然叶绿体基因组具有单亲遗传和低重组频率的特性,然而种内水平变化仍然存在。16个质体基因组有不同的长度主要是由LSC和SSC区域的变化引起。大多数单核苷酸多态性出现在下游和上游基因区。系统发育树显示P . subsp. obconica 分为两个独立的分支。提升了两个P . obconica 的亚种。系统发育树在很大程度上与基于形态学的分类学不一致,报春花的21个组主要分为三个分支,几个组仅由一个物种代表,这些组的系统发育关系在未来的研究中将需要更多的样本。


小编总结

       通常叶绿体基因组都是研究种或者种上水平的物种分类,系统发育,本文却“另辟蹊径”利用叶绿体基因组研究种内质体的变异。四川、云南、湖北、湖南的13个野生材料安徽芜湖的2个栽培种材料,目的是通过叶绿体基因组研究质体种内变异,发现LSC和SSC对物种内质体大小变化起主要作用,这可能是由于地理隔离造成。SNP和INDEL 分析发现种内水平仍发生突变,栽培种ZP2最多,云南的最少。编码区SNP分析找到了含SNP 最多的基因。利用基因流研究报春花属中较高的遗传变异,湖南群体比湖北群体基因流高,这两个种群具有密切的亲缘关系和地理距离。分支A 和分支B 中检测到较低的基因流证实了地理屏障和种子传播机制加剧报春花的分化。构建系统发育树姜16个质体分为3个分支。通过以上研究证明了种内质体的变异。



动物线粒体基因组客户文章分享

       5种鞭尾蜥与蜥蜴科其他物种线粒体基因组比较揭示控制区的结构和进化


导语

       脊椎动物线粒体基因组(mitogenome)通常由37个基因组成,包括13个PCG、2个rRNAs、22个tRNAs以及控制区(CR。线粒体DNA中进化最快的部分CR通过积累碱基替换和指数来改变线粒体基因组结构,同时也是动物有丝分裂基因组中大小变异的主要元素,因此CR研究可以为有丝分裂基因组的分子进化提供实质性的见解。迄今为止,有关动物CR结构和进化的研究主要集中在鱼类、鸟类和哺乳动物身上,爬行动物很少。本研究测序了5个蜥蜴科的线粒体基因组,并与其他物种做比较基因组学分析,在属水平和科水平上完善CR的注释,将指导线粒体CR结构和进化的未来研究。


论文ID

原名:Complete Mitochondrial Genomes of Five Racerunners (Lacertidae: Eremias) and Comparison with Other Lacertids: Insights into the Structure and Evolution of the Control Region

译名:5种鞭尾蜥与蜥蜴科其他物种线粒体基因组比较揭示控制区的结构和进化

期刊:genes

IF:4.096

发表时间:2022.4

通讯作者:Jennifer A. Wargo

通讯作者单位:中国科学院成都生物研究所

DOI:10.3390/genes13050726


实验设计

研究材料:鞭尾蜥肝脏组织

技术方法:提取总DNA 二代测序建库实验思路


研究路线图


结果

        组装了 E. scripta KZL15 (19,824 bp)、E. scripta KZL44 (19,831 bp)、E. nikolskii (20,840 bp)、 E. szczerbaki (19,650 bp)、E. yarkandensis (18,743 bp)并进行注释,从几个方面与其它53个蜥蜴科分类群进行比较。 线粒体基因的组成和排列与大多数其他典型脊椎动物相同,13个PCG、22个tRNA、2个rRNA和2个非编码区(CR/OL)组成,OL长度27 bp- 30 bp,并且E. scripta KZL15、E. scripta KZL44、E. nikolskii 的OL相似。AT含量分别是E. scriptaKZL15为61.33%, E. scripta KZL44为61.16%、 E. nikolskii为58.54%, in E. szczerbak 为59.47%、E. yarkandensis为 59.46%;AT 偏度都是正值。


       5个新测的蜥蜴科的线粒体基因组均含有13个PCG(ND1-ND6、ND4L、ATP8、ATP6、CYTB和COI−COIII)范围为62 bp(ATP8)至1824 bp(ND5),PCG总长度从11373 bp(E. yarkandensis)到11375 bp(E. nikolskii / E. szczerbaki));E.scripta KZL15、E.scripta KZL44、E.nikolskii和E.szczerbaki的12个PCG的起始密码子为ATG,E. yarkandensis的COI 和ND1 为GTG,有五种典型的终止密码子:三个规范的(TAA、TAG和AGG)和两个截短的终止密码子(TA––和T–)。蜥蜴科58个分类群的PCG,发现两个保守的重叠基序,即ATP8和ATP6之间的“ATGGNNNTAA”和“ATGANTAA”。5个鞭尾蜥ND4和ND4L(7 bp)、ND5和ND6(5 bp)、ATP6和COIII(1 bp)之间的重叠长度是一致的。5个鞭尾蜥密码子总数相似,编码亮氨酸(CUN)、苏氨酸和异亮氨酸的密码子是最常见的三个密码子,而半胱氨酸是其中最罕见的密码子,密码子在末端偏向于利用更多的A /U而不是G /C。


       22个tRNA中只有tRNAser(AGN)(Ser1)和tRNAcys不能折叠成典型的三叶草结构,且无可识别的DHU臂。 五个基因组中每个tRNA-的长度从62 bp-73 bp不等,22个tRNA的总长度从1513 bp-1517 bp不等。12S rRNA和16S rRNA位于tRNAPhe和tRNALeu2基因之间,由tRNAVal干预,12S-rRNA长度为951bp,16S rRNA却不一样,分别是 E. scripta KZL44、E. scripta KZL15为 1542 bp, in E. nikolskii为1545 bp,  in E. szczerbaki为1537 bp,1543 bp 、 E. yarkandensis为1543 bp。DomainI包含螺旋1-5;DomainII包含螺旋11–19 Domain III包含螺旋6−10和螺旋20,Domain IV包含螺旋21–28。


       定义了E.scripta KZL15的六个16S rRNA域,包含50个螺旋,检测到16S rRNA最稳定的干(螺旋26)和最可变的结构(螺旋48)。


       计算了58个分类群的每个PCG的平均dN\/dS值,除COIII外,所有PCG的Ka \/Ks值均低于1表明在纯化选择下进化,COIII的值最高,ND2的值也很高。

       报道了蜥蜴科13属58个分类群中CR保守结构元素的组成,分析蜥蜴科中CR的TR,Eremias和T akhydromus的几个基序。 E. nikolskiiCR最长(5436 bp),Al. nigropunctatus最短。



       TAS1、CSB1和CSB2的组成与参考序列的组成一致。与L. dugesii,的TAS1相比,六种直立蜥蜴和五种棘足蜥蜴的TAS1彼此相似,表明“·····A······“。12个物种的SB1“CTATATGGTATTATTGTCTTAATGCTTGGTAGACATAT”。用于比较和确定蜥蜴科甚至爬行动物中CR的CSB1的存在,而其他13种物种的这种结构为“····C T····”


        只有一个种(L. viridis viridis)的TAS2与 L. dugesii的TAS2相似,13个种的TAS2结构为“T··G····”。此外,29种的第一碱基是T;因此,标准参考序列的TAS2更新为“TATGCATTAA”。对于麻蜥属,CSB2和CSB3之间的长度保持在35 bp。表S5列出了蜥蜴科中CR的保守结构组成。

       根据TAS1、TAS2、CBS1、CSB2和CSB3的存在和位置、以及位于保守结构元素之间的异常TR,发现了五种一般类型的CR,发现了21个蜥蜴科CR亚型,观察到某些蜥蜴科物种的CR类型/亚型与其系统发育之间的密切联系。


       基于13个串联PCG的系统发育恢复了蜥蜴科三个亚科之间的较高水平关系,在Eremias的亚属分配中承认《国际动物命名法》(ICZN)将1771年的Lacerta velox Pallas指定为Eremias的模式种。Eremias and Rhaberemias亚属不是单系的,E. nikolskii系统发育位置及其通过p距离显示的遗传亲和力共同挑战了Pareremias亚属的单系性

       通过在树上映射该性状,我们发现CR来自Mes.olivieri和Acanthodactylus 及 Eremias 大多数物种属于I型,与它们的系统发育密切相关,Darevskia的大多数物种和Lacerta的物种的CR属于II型;这些物种在树上也表现出更密切的亲缘关系。Darevskia的少数物种和Takedromus的四个物种的CR属于III型,在一定程度上表明与它们的系统发育密切相关。在Lacerta viridis复合体中检测到了几个类似的、几乎完全分支特异性的插入和串联重复特征。

结论

       首次全面比较了五种蜥蜴科(E.scripta KZL15、E.scripta KZL44、E.nikolskii、E.szczerbaki、E.yarkandensis)的线粒体基因组,与其他蜥蜴科物种核苷酸组成和偏度。首次详细介绍了E.scripta KZL15中12S rRNA和16S rRNA的二级结构;首次系统分析了蜥蜴科58个分类群中控制区的串联重复序列、结构和进化,发现蜥蜴科TAS2成分和CSB1成分 ,揭示了蜥蜴科五种常见类型和二十一种亚型。在属水平上对保守结构元件组成进行了细化。系统发育树E、 nikolskii推断为Eremias的姐妹分类群;这对Pareremias亚属的单系性提出了挑战。


小编总结

       本研首次测序了5个鞭尾蜥的线粒体基因组,通过比较基因组学分析了他们的核苷酸组成及特征。它不用于其他动物线粒体基因组,从控制区的角度分析线粒体基因组的变异,发现了它的TAS2成分和CSB1成分,揭示了蜥蜴科物种常见类型和二十一中亚型。同样是测动物线粒体基因组从线粒体基因组不同角度分析,会得到新的结论,呈现新的研究意义,深挖基因组信息。



对标产品介绍

       南京集思慧远生物科技公司在植物叶绿体线粒体以及动物线粒体基因组测序组装组注释中已积累丰富的经验,先后测序了几百种植物叶绿体线粒体基因组,同时公司还有线粒体基因组组装专利,是目前国内细胞器基因组测序的“领航”公司之一。公司目前已发表细胞器文章200余篇,分别发表在不同的杂志上,如《Genomics》、《Horticulture Research》、《International Journal of Molecular Sciences》、《Ecology and Evolution》、《Frontiers in Genetics》、《BMC Plant Biology》、《genes》等。公司的细胞器基因组测序组装周期短,组装准确、成本低。动植物细胞器基因组只需一篇叶子,一只昆虫又或者物种肌肉组织如肝脏、胸肌,提取下物种DNA ,可在1.5个月-3个月完成测序组装分析。如果你想在短期内发一篇2-3分的SCI 文章,那欢迎来电咨询:025-85381280.