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发稿时间：2020-04-13来源：天昊生物

 

叶绿体基因组是植物特有的，与核基因组相比较小，在一个细胞中有数百个拷贝。由于叶绿体基因组具有足够的种间差异以及较低的种内变异，基于叶绿体基因组的dna条形码被认为是物种鉴定的一种理想方法。最近，叶绿体基因组序列已被用于开发人参属鉴定标记。然而，由于缺乏种内和种间水平的变异信息，这种方法只能应用于某些物种。

今年1月份在《journal of ginseng research》上，研究者从叶绿体基因组中开发了18个cds相关的物种特异性snp相关标记，用于鉴定7个人参属物种。通过对叶绿体基因组序列的综合比较基因组分析，开发了人参栽培品种特有的snp相关检测标记，并且通过验证表明可以实际应用于物种鉴定和育种中。

题目：comprehensive comparative analysis of chloroplast genomes from seven panax species and development of an authentication system based on species-unique single nucleotide polymorphism markers

七种人参属植物叶绿体基因组的综合比较分析及基于种特异性snp标记鉴定系统的建立

发表期刊：journal of ginseng research 发表时间：2020-1  影响因子：4.029

研究内容速览：

背景

人参属植物是五加科中重要的草本药用植物。最近，有研究报道了7种人参属植物的完整叶绿体基因组和45s rdna序列，其中有2种(西洋参和三叶草)来自北美，另外5种(人参、三七、日本人参、越南人参和针茅)来自亚洲。

方法

本研究对这些叶绿体序列与其他12种五加科植物进行了系统发育分析，并对7种人参叶绿体全基因组进行了综合比较分析。

结果

本研究鉴定了编码基因序列中的1128个单核苷酸多态性(snp)，分布在7种人参属植物叶绿体基因组79个蛋白质编码基因中的72个中。其他7个基因(包括psaj、psbn、rpl23、psbf、psbl、rps18和rps7)在人参属中是相同的。分析还发现，基于90%以上的序列相似性，12个大的叶绿体基因组片段被转移到线粒体基因组中。转移片段的总大小为60331 bp，相当于叶绿体基因组的约38.6%。研究者从叶绿体基因编码序列区域开发了18个与线粒体基因组区域不相似的snp标记。这些标记包括每个物种的两个或三个物种特异性标记，可用于鉴定所有七种人参属物种。

结论

对7种人参属植物叶绿体基因组的比较分析阐明了它们的遗传多样性和进化关系，18个物种特异性标记能够区分这些物种，从而进一步保护人参产业免受掺假等的影响。

实验结果展示

表1、本研究中使用的叶绿体基因组序列信息。

 

图1、七种人参属植物的完整叶绿体基因组。

图2、基于叶绿体基因组全序列的五加科7种人参属植物和12种近缘种的最大似然系统进化树。胡萝卜叶绿体序列被用作外群对照。

图3、七种人参属植物79个蛋白编码基因的snp位点。内部轨道显示了79个叶绿体cds基因。轨道a代表所有七种人参属植物的总snps。轨道b-g代表与人参相比在三叶草、针茅、越南草、日本草、三七和西洋参中的snps。每条轨道上的红、绿、蓝和黑线分别表示四种snp(t、a、c和g核苷酸)。

图4、人参属植物叶绿体和线粒体基因组间基因转移的示意图。圆圈内的每条灰色线都显示了这些区域插入线粒体基因组指定位置的叶绿体基因组。彩色方框显示保守的叶绿体基因。圆圈内的基因顺时针转录，圆圈外的基因逆时针转录。

表3、为鉴定人参属物种而开发的dcaps标记的详细信息（部分）。

图5、对7个人参叶绿体基因组cds snp区的18个dcaps标记的验证（部分）。

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