非洲鞭寄生(Hydnora abyssinica)叶绿体基因组研究及菌花科(Hydnoraceae)系统地位的重新确立
【摘要】： 鞭寄生属(Hydnora)包含6个种,广泛分布于非洲和阿拉伯半岛的干旱和半干旱地区。本属所有种均为全寄生植物,整个生活史中均无叶结构。由于形态相似度高以及分子数据的不充足,鞭寄生属的分类一直存在争议。该属形态奇特,一直与分布于中、南美洲的牧豆寄生属(Prosopanche)一起置于一个独特的科,菌花科(Hydnoraceae)内。该科也为APG Ⅲ分类系统所承认。然而,基于核基因和(或)线粒体基因的系统发育研究发现菌花科嵌在马兜铃科内,该科也因此不再为APG Ⅳ系统所接受,而被降为马兜铃科内的一个亚科。近期的研究证明,叶绿体基因组序列数据用于解析一些特殊类群(包括寄生类群)的系统学位置是非常有效的。然而,目前鞭寄生属与牧豆寄生属均只有一个种测了叶绿体基因组。它们的系统发育分析虽确定了菌花科位于胡椒目内,但在目内,科间的关系并未解决。对菌花科增加取样并联合分析可能可以较好地解决这一问题。本研究首次对非洲鞭寄生(Hydnora abyssinica)的叶绿体基因组进行了解析。非洲鞭寄生是一个重要经济和药用植物,广泛分布于肯尼亚、坦桑尼亚、乌干达、马达加斯加、埃塞俄比亚、纳米比亚和南非。该物种的叶绿体基因组全长160,40 bp,包括155,80bp的大单拷贝区(LSC)、250bp的小单拷贝区(SSC)和105bp的两个反向重复序列(IR)。基因组中有16个编码基因,包括10个蛋白质编码基因、3个tRNA基因和3个rRNA基因。还从中找到了 5个离散重复序列、7个串联重复序列和13个简单序列重复序列。与同一属的Hyddnora visseri相比,非洲鞭寄生叶绿体基因组中的核糖体基因更加高度假基因化。两基因组间有9个基因发生了重排。此外,非洲鞭寄生叶绿体基因组发生了 IR区收缩、ycf1基因丢失和内含子丢失。选择压力(Ka/Ks)分析表明,所有基因均存在纯化选择。选取34个叶绿体基因组对胡椒目植物进行了系统发育研究,结果显示鞭寄生属和牧豆寄生属组成的分支并未聚在马兜铃科内,而是与三白草科和胡椒科组成的分支互为姐妹群,并具有较高的支持率。从叶绿体基因组系统发育角度来看,应恢复承认鞭寄生科。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院武汉植物园)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2020
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