日前，我所史艳财副研究员为第一作者，深圳市中国科学院仙湖植物园董珊珊博士为通讯作者，以“Assembly and comparative analysis of the complete mitochondrial genome sequence of Sophora japonica \’JinhuaiJ2\’”为题的论文，发表于国际学术期刊PLOS ONE(IF=2.766)，表明金槐线粒体基因组演化研究取得新进展。
植物线粒体是进行呼吸代谢、为生命活动提供能量的重要细胞器。植物线粒体基因组具有一系列区别于其它真核生物线粒体基因组的显著特征：丰富的非编码序列及重复序列、核DNA和叶绿体DNA频繁迁入与转移、核酸替代率低等。另外，植物线粒体功能基因的表达模式具有特异性，表现为内含子的顺式/反式剪接、RNA编辑以及密码子使用偏好性等。因此，植物线粒体是探讨真核生物进化的一个有利模型。
我所副研究员史艳财博士与深圳市中国科学院仙湖植物园的董珊珊博士团队合作，对该团队选育并已进行区域推广种植的优良品种“金槐J2”的线粒体基因组进行了研究。研究表明，金槐J2线粒体基因组的总长度为484, 916 bp，GC含量为45.4%。含有有32个已知的蛋白质编码基因、17个tRNA基因和3个rRNA基因。基因编码区、内含子区和基因间间隔区分别占基因组的7.5%、5.8%和86.7%。金槐J2线粒体基因组的重复序列主要是短重复序列，仅包含20个中等重复序列和1个长重复序列，这些重复序列的总长度占线粒体基因组长度的4%。重复序列介导的同源重组可能在金槐J2线粒体基因组进化过程中起着重要作用。本研究成果为深刻认识豆科植物的遗传背景和基因组进化提供了有力的科学依据。
文章载链接:(https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0202485)
Figure 1. Mitochondrial genome map of Sophora japonica ‘JinhuaiJ2’.
Figure 5. Nucleotide substitution rates in eight Faboideae species with fully sequenced mitochondrial genomes. Branch lengths are proportional to rates of synonymous (left panel) and nonsynonymous (right panel) substitutions, based on a concatenated alignments of 29 protein genes, and with the tree topology based on amino acid sequences from 29 protein coding genes (see Materials and Methods).
Figure 6. Shared mtDNA among Faboideae mitogenomes as shown by Mauve alignments of five pairs of Faboideae species at varying evolutionary depths.
Figure 7. Repeat distributions and occurrences in the eight Faboideae mitogenomes.
Figure 8. Heatmap of mitogenome rearrangements in pairwise comparison of Faboideae along a phylogenetic tree based on topologies constrained according to version 13 of the Angiosperm phylogeny website (http://www.mobot.org/mobot/research/apweb/.) with divergence time estimated from Timetree website (http://www.timetree.org).
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