基于rbcL序列验证5个十字花科植物的系统发育关系

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1、基于rbcL序列验证5个十字花科植物的系统发育关系摘要：本文选择了十字花科5个植物拟南芥（Arabidopsisthaliana）、琴叶拟南芥（Arabidopsislyrata）、荠菜（Capsellarubella）、芜菁（Brassicarapa）、小盐芥（Thellungiellahalophila）的rbcL基因的CDS序列，运用MEGA6进行序列分析并构建系统发育关系。结果得到该基因序列总长度为4394bp,其保守位点3542个，变异位点793个，简约信息位点200个，运用MP法构建的进化树所显示的关系与Phytozome首页一致。关键词：十

2、字花科rbcL序列系统发育关系1.十字花科与rbcL序列1.1.十字花科十字花科是植物中最繁盛的科之一，大约有约375属，3200种，广布于全世界，主产北温带，特别是地中海地区，中国有96属，约411余种。十字花科植物可以合成较高浓度的芥子油，菜粉蝶对芥子油具有趋化性，因此会将卵产于十字花科植物叶片上，于是菜青虫也就集中在了十字花科植物叶片上。科内植物为一年生、二年生或多年生草本，叶互生，基生叶呈莲座状无托叶；叶全缘或羽状深裂。花两性，辐射对称，排成总状花序。本科有经济价值的许多蔬菜和油料作物（油菜），少数供药用、观赏和作饲料。其代表植物有拟南芥（Ara

3、bidopsisthaliana）大白菜（B.pekinensis）甘蓝（B.oleracea）萝卜（RaphanussativusL）等，本文选择了拟南芥（Arabidopsisthaliana）、琴叶拟南芥（Arabidopsislyrata）、荠菜（Capsellarubella）、芜菁（Brassicarapa）、小盐芥（Thellungiellahalophila）这5种植物（在Phytozome首页上为一单系）作为对象进行分析验证。1.2.rbcL基因核酮糖-1，5-双磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是叶绿体基质中的主要可溶性蛋白，此酶在

4、光合作用的Calvin-Benson循环中固定CO2，而且也在C3植物的光呼吸过程中起作用。它由8个相同的大亚基和8个相同的小亚基组成。大亚基由叶绿体DNA编码并且由叶绿体的核糖体合成；小亚基由核基因编码。首先由细胞质内的核糖体合成前体蛋白，穿越叶绿体膜后再加工为成熟形式。编码大亚基的基因简称为rbcL基因，编码小亚基的基因简称为rbcS基因。在1980年就首次测定了玉米rbcL基因的序列，这也是第1个被克隆和测序的叶绿体蛋白质的基因。紧接着又测定了菠菜和烟草rbcL基因的序列，迄今已测得1000余种种子植物rbcL基因的序列。高等植物rbcL基因在结构

5、上和原核生物基因相似,由5’非编码区、编码区和3’非编码区三部分组成。5’非编码区具有可以和叶绿体16SrRNA3’端附近互补的SD序列；3’非编码区具反向重复序列，能形成典型的茎环结构作为转录终止信号；多数rbcL基因还具有和原核生物基因启动子类似的共通序列。另外,除在纤细裸藻(Euglenagracilis)的rbcL基因内发现9个内含子外,高等植物和衣藻的rbcL基因均不具内含子。rbcL基因序列是分子系统学研究中使用最为广泛的分子指标之一。它在用于此目的的研究时具有一些独特的优点:一般以单拷贝形式存在,不发生基因转变；长度较大,能提供较多的分子性

6、状；进化速率比较适于研究高等级类元间的系统关系等。因此，本文运用rbcL序列进行分析验证。1.方法1.1.序列的获取AT3G18110.1_CDS318569_CDS0.037Carubv10012815m_CDS0.0660.066Bra022281_CDS0.1130.1200.120Thhalv10019896m_CDS0.0930.0950.0970.096在Phytozome首页进化树中选择整个植物界Viridiplantae，在tools中选择Keywordsearch，Searchterm里输入rbcL，点击submit后进行搜索。结果得到

7、有一个基因家族，点击展开后得到每个物种中属于该家族的基因列表。发现在Ath、Aly、Cru、Bra、Tha中分别有4个、4个、4个、5个、4个基因，本文选择了Ath的AT3G18110.1基因、Aly的318569基因、Cru的Carubv10012815m基因、Bra的Bra022281基因和Tha的Thhalv10019896m基因，对于每个基因，点击G（gotothegenepage）图标进入基因页面，在Sequences中选择CDSsequence，将得到序列复制下来，以fasta格式保存在word文件中。表1基于Kimura2-Paramete

8、r距离模式的遗传距离1.2.序列的排序打开MEGA6软件，点击Align，选择E