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科研進(jìn)展

蘭屬植物DNA條形碼研究取得新進(jìn)展

文章來(lái)源:中國(guó)西南野生生物種質(zhì)資源庫(kù)  |  發(fā)布時(shí)間:2022-11-07  |  作者:張樂(lè)  |  瀏覽次數(shù):  |  【打印】 【關(guān)閉

 

  物種準(zhǔn)確鑒定是開(kāi)展生物多樣性保護(hù)、資源可持續(xù)利用和系統(tǒng)演化研究的重要前提和保障。蘭屬(Cymbidium)植物,特別是國(guó)蘭,包括春蘭、惠蘭、建蘭、墨蘭、蓮瓣蘭等,葉態(tài)優(yōu)美且具有濃郁的甜香味,深受東亞各國(guó)人民喜愛(ài),其中不少種類(lèi)在我國(guó)已有兩千多年的栽培歷史,具有較高的經(jīng)濟(jì)、文化、保護(hù)和研究?jī)r(jià)值。該屬以中國(guó)為分布中心,約70個(gè)物種。其物種的準(zhǔn)確鑒定,有利于新品種的選育和野生物種的保護(hù)與監(jiān)測(cè),但該屬物種的分類(lèi)鑒定長(zhǎng)期以來(lái)存在較大爭(zhēng)議。 

  依托中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所中國(guó)西南野生生物種質(zhì)資源庫(kù)的中國(guó)植物DNA條形碼研究團(tuán)隊(duì)在2011年提出將ITS納入植物核心條形碼之后,2013年又以蘭屬植物為研究對(duì)象,提出了“細(xì)胞器條形碼”的概念,受到國(guó)內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注。最近,該庫(kù)研究人員同資源植物與生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張石寶團(tuán)隊(duì)合作,在種質(zhì)資源庫(kù)采集部、中國(guó)科學(xué)院植物研究所金效華團(tuán)隊(duì)和西雙版納熱帶植物園郁文彬團(tuán)隊(duì)的支持下,對(duì)該屬植物進(jìn)行了廣泛取樣,運(yùn)用二代基因組測(cè)序技術(shù)獲得了50個(gè)物種237個(gè)個(gè)體的基因組淺層測(cè)序數(shù)據(jù),據(jù)此對(duì)蘭屬植物的物種鑒定開(kāi)展了深入研究,為蘭屬的物種鑒定積累了較為完整的DNA條形碼參考數(shù)據(jù)。 

  研究人員基于序列分析(Barcoding gapsABGD)、建樹(shù)分析(ML、BImPTP)和基因組遺傳距離分析(Skmer)等方法對(duì)蘭屬DNA條形碼開(kāi)展了較為深入的研究。結(jié)果表明,與標(biāo)準(zhǔn)DNA條形碼(rbcL+matK+trnH-psbA)相比,細(xì)胞器條形碼(質(zhì)體基因組)的物種識(shí)別率從58%提高到68%,Skmer分析的物種識(shí)別率則可達(dá)到72%。根據(jù)不同數(shù)據(jù)集和分析方法在蘭屬植物三個(gè)亞屬的物種識(shí)別率,提出了蘭屬物種優(yōu)化的鑒定策略,即1)對(duì)于蘭亞屬,可選擇標(biāo)準(zhǔn)DNA條形碼;2)對(duì)于大花蘭亞屬,可選擇細(xì)胞器條形碼;3)對(duì)于建蘭亞屬,需要新的鑒定技術(shù)和方法。不完全譜系分選、人工栽培、自然雜交和葉綠體捕獲等,導(dǎo)致質(zhì)體基因組不能完全鑒定蘭屬物種。Skmer方法具有最高的物種識(shí)別率,主要得益于核基因(可能是單/低拷貝核基因)數(shù)據(jù)的增加,暗示核基因組數(shù)據(jù)在困難類(lèi)群(如建蘭亞屬)的物種鑒定中能夠發(fā)揮重要作用,有望成為下一代核條形碼。 

  研究成果以DNA barcoding of Cymbidium by genome skimming: call for next-generation nuclear barcodes為題發(fā)表在本領(lǐng)域國(guó)際期刊Molecular Ecology Resources上。碩士研究生張樂(lè)為論文第一作者,李德銖研究員、李洪濤研究員和楊俊波正高級(jí)工程師為論文通訊作者。研究得到了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)(XDB31000000)、中國(guó)科學(xué)院大科學(xué)裝置開(kāi)放研究項(xiàng)目(2017-LSF-GBOWS-2)、云南省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目(202103AC100003)和云南省創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(202105AE160012)的資助。 

  文章鏈接 

 

蘭屬植物質(zhì)體基因組ML系統(tǒng)發(fā)育樹(shù),其中節(jié)點(diǎn)上的數(shù)字表示ML樹(shù)支持率;紅星表示細(xì)胞器條形碼可以識(shí)別,而標(biāo)準(zhǔn)DNA條形碼(rbcL+matK+trnH-psbA)不能識(shí)別的物種;紅色矩形里的為亞屬的模式種。

(責(zé)任編輯:李雪)

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