Streptocarpus ionanthus是海角苣苔屬(Streptocarpus)物種,隸屬于苦苣苔科(Gesneriaceae),為肯尼亞和坦桑尼亞特有植物,具有很高的觀賞價值。該物種被分為9個亞種,通過亞種之間雜交,產生花色各異的品種,在美洲和歐洲市場廣受歡迎。 Str. ionanthus是Saintpaulia組中唯一生長在密林之外,受人為影響較嚴重的生境中的物種,導致種群數量逐漸下降,根據國際自然保護聯盟(ICUN)瀕危物種紅色名錄,該類群的Str. ionanthus subsp. rupicola,Str. ionanthus subsp. velutinus,Str. ionanthus subsp. grandifolius,Str. ionanthus subsp. orbicularis等處于瀕危狀態。前人對海角苣苔屬系統進化的研究中,利用核基因片段序列和葉綠體基因片段序列的一些研究,雖然取得了一些進展,但對于較低等級分類單元的分類處理上存在的問題,仍然沒有得到很好的解決。
當前,在海角苣苔屬Saintpaulia組中僅有一個葉綠體基因組數據被報道,未見到該組中Str. ionanthus的基因組數據信息,重點實驗室博士研究生Cornelius Mulili Kyalo對收集于坦桑尼亞和肯尼亞的Str. ionanthus的五個亞種進行了葉綠體全基因組測序,分別為Str. ionanthus subsp. rupicola,Str. ionanthus subsp. velutinus,Str. ionanthus subsp. grandifolius,Str. ionanthus subsp. orbicularis,Str. ionanthus subsp. grotei,其基因組大小從153,208 bp(Str. ionanthus subsp. grandifolius)到 153,377 bp(Str. ionanthus subsp. orbicularis),均編碼115個基因。該研究與Saintpaulia組已報道的Str. teitensis進行比較結果顯示,基因的排列順序,基因組結構均表現出高度保守性,在四分結構中,IR區更為保守(圖 1)。研究通過IR邊界,以及序列上的微衛星(圖 2)等方面的比較,均表現出葉綠體基因組的保守性。
該研究從基因編碼區和基因間區,篩選出了五個可變區(psbM,rps3,atpF-atpH,psbC-psbZ,psaA-ycf 3),和五個具有大量多態性位點的基因(rps16,rpoC2,rpoB,ycf 1, ndhA),為進一步應用在系統發育研究中提供數據。該研究基于全基因組序列,蛋白編碼基因以及基因間區,利用最大似然法和貝葉斯推斷重建了物種的系統發育樹(圖 3),在三個系統樹中,基于有限的序列數據,五個亞種之間并未很好的分離,且分辨率仍不夠高,這與之前的研究結果較為相似。但該研究報道的Str. ionanthus五個亞種葉綠體基因組數據,為今后闡明其系統發育關系提供了重要的序列資源,相關的進一步研究正在進行中。
研究成果以“The First Glimpse of Streptocarpus ionanthus (Gesneriaceae) Phylogenomics: Analysis of Five Subspecies’Chloroplast Genomes”為題,近期在線發表于國際學術期刊《Plants》上。
論文鏈接:https://www.mdpi.com/2223-7747/9/4/456
圖 1 基因組結構重排分析
圖 2 微衛星比較分析
圖 3 基于葉綠體全基因組、蛋白編碼基于以及基因間區構建的ML樹和BI樹