武漢植物園完成掌葉木和傘花木的葉綠體基因組解

掌葉木和傘花木是我國特有的無患子科植物，分別所屬的掌葉木屬和傘花木屬是無患子科的單種屬。近期，中國科學院武漢植物園研究人員通過淺層基因組測序技術組裝了這兩種植物的葉綠體基因組，為開展針對性種群遺傳學研究和保護工作等提供重要的理論數據。

在2021年公布的《國家重點保護野生植物名錄》中，掌葉木和傘花木均被列為國家II級保護植物。歷史上，對無患子科的分類學處理長期存在爭議，爭議焦點主要在于無患子科的范圍界定，即是否接受將傳統七葉樹科和槭樹科并入廣義無患子科。

2016年發表的基于分子系統學研究的APG被子植物系統，接受了將傳統七葉樹科與槭樹科合并到無患子科之中，但關于掌葉木和傘花木在無患子科中的系統位置問題，一直未得到很好的解決，以往的相關研究大多只是基于幾個少數的DNA片段，數據量偏少，所獲得的結果支持率不夠高。

武漢植物園研究人員通過淺層基因組測序技術組裝了掌葉木和傘花木的葉綠體基因組，其大小分別為151,271 bp和158,690 bp，葉綠體基因組大小與以前報導的規律相符。科研人員解釋，從當前已經報道的數據來看，在無患子科內，七葉樹亞科和其它亞科相比，基因組數據通常偏小，即槭樹屬、七葉樹屬、金錢槭屬以及掌葉木屬物種的葉綠體基因組大小普遍比其他屬小，一定程度上反映了這些屬具有較近的親緣關系。

該研究還檢測到三個高變區（Ycf1、ndhC-trnV-UAC和rpl32-trnL-UAG-ccsA），具有開發無患子科內DNA條形碼的潛力。通過葉綠體基因組四分結構的邊界比較分析顯示，掌葉木的IR區呈現顯著的收縮，而傘花木的明顯擴張。

武漢植物園相關團隊介紹，基于葉綠體全基因組序列、CDS、大單拷貝區、小單拷貝區以及IR區進行的系統分析表明，傘花木和車桑子互為姐妹類群，而掌葉木是由七葉樹屬組成的分支的姐妹群，掌葉木未嵌入其中，這些結果均得到強烈支持。研究結果進一步支持無患子科內四個亞科的劃分方式。掌葉木和傘花木均為國家級保護植物，該研究報道的葉綠體基因組信息，為開展針對這兩種植物的種群遺傳學研究和保護工作等提供重要的理論數據。

該研究成果發表在BMC GENOMICS上。武漢植物園東非植物區系與分類學科組博士研究生楊家鑫為論文第一作者，本研究由武漢植物園研究員胡光萬和貴州大學副教授胡國雄共同指導完成。