两种高价值凤梨科植物的完整线粒体基因组：比较基因组学与进化见解

《BMC Genomics》：Complete mitochondrial genomes of the two high-valued bromeliads: comparative genomics and evolutionary insights

　　

摘要

背景

凤梨科（Bromeliaceae）包含许多具有园艺和经济效益的物种，其中包括Aechmea fasciata和菠萝（Ananas comosus）。与已被广泛研究的叶绿体和核基因组相比，凤梨科植物的线粒体基因组仍然很大程度上未被探索，这阻碍了对其细胞器进化及系统发育关系的全面理解。本研究首次完成了这两种高价值凤梨科植物的线粒体基因组组装，并对其进行了比较分析，揭示了它们的系统发育亲缘关系。

结果

我们的研究发现Ae. fasciata和An. comosus的线粒体基因组都呈现出简单的环状结构。这些线粒体基因组长度在0.93–1.16 Mb之间，包含相似的蛋白质编码基因（PCGs）（42–44个）、39个tRNA基因和3个rRNA基因。值得注意的是，同义密码子的使用分析显示它们倾向于以A/U结尾，同时检测到542–548个RNA编辑位点。大多数蛋白质编码基因处于纯化选择压力之下，表明这些基因在进化过程中受到了强烈的保功能完整性约束。此外，ATP合成酶基因展现出较高的核苷酸多样性，这提示未来在细胞质雄性不育（CMS）相关研究中可能需要进一步研究这类基因。从系统发育角度来看，基于共有蛋白质编码基因的分析为凤梨科植物内部的群聚关系提供了有力支持，证实An. comosus和Ae. fasciata形成了一个独立的支系，并且与Puya raimondii不同。

结论

本研究为凤梨科植物建立了一个重要的比较基因组框架，为未来的进化研究及潜在的标记辅助育种应用提供了宝贵的遗传资源。