云实属（Caesalpinia）植物中的质体进化（云实亚科，豆科）：比较基因组学揭示了基因组动态、系统发育特征及适应性进化过程

《Journal of Systematics and Evolution》：Plastome evolution in the Caesalpinia group (Caesalpinioideae, Fabaceae): Comparative genomics reveals genome dynamics, phylogenetic insights and adaptive evolution

Caesalpinia组系统发育研究通过整合19个新测序和27个已有叶绿体基因组数据，构建了包含46个基因组的系统发育框架，揭示该组分为Neotropics特有和泛热带两大类群，并明确了多个长期争议的系统发育关系。研究发现叶绿体基因组存在6个基因丢失（psbL、rpl22、rps2、rpl32、ycf1、ycf2）和6个基因重复（ndhB、rpl23、rps7、rps12、ycf1、ycf2），同时IR边界和基因组重组模式显示显著的类群特异性进化。cpSSR标记被鉴定为物种界限和种群遗传学研究的理想工具，密码子使用呈现显著A/T偏好性，accD、clpP和rps16基因呈现较松弛的纯化选择压力。

　　

摘要

Caesalpinia属的分类界定仍存在争议，这与其他多种高度多样化的豆科植物谱系类似。尽管该属在生态和经济上具有重要意义，并且可作为研究生态多样性与基因组特征之间关联的模型，但无论是属间还是属内的关系至今仍未明确，尽管最近进行了多项系统发育分析。虽然系统基因组学方法已经阐明了被子植物进化树中的复杂关系，但由于基因组数据有限，Caesalpinia属的系统发育框架仍然不够清晰。为填补这一空白，本研究结合了来自9个属的19个样本的de novo组装和测序的质体基因组，以及先前发表的27个质体基因组，构建了一个包含46个质体基因组的数据集，涵盖了26个属中的16个属。系统基因组学分析得出了一个稳健的系统发育假说，区分出两个主要分支：其中一个分支仅分布于新热带地区，而另一个分支则分布于全球热带地区；同时解决了多个之前模糊不清的系统发育关系。观察到质体基因内容发生了显著变化，包括6个基因的丢失（psbL、rpl22、rps2、rpl32、ycf1、ycf2）和6个基因的重复（ndhB、rpl23、rps7、rps12、ycf1、ycf2）。其他变化还包括反向重复序列（IR）边界的移动和基因组重排，表明质体基因组具有谱系特异性。研究还发现了一些高变区域，这些区域可能作为mini-barcodes用于物种鉴定和群体遗传学研究。密码子使用情况显示出了明显的AT偏向；而在accD、clpP和rps16等基因中，纯化选择作用有所减弱。这些发现为Caesalpinia属的进化提供了新的见解，强调了质体数据在解决复杂进化问题方面的价值，并为未来在豆科植物系统学、保护生物学和进化生物学研究中的基因组工具箱的建立奠定了基础。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。