小檗科（Berberidaceae）系统基因组学及叶绿体基因组进化研究

Berberidaceae is one family of the early-diverging eudicot order Ranunculales. This widely distributed family contains 16 genera in the world, however, the phylogenetic relationships among these 16 genera have always been controversial. In order to deeply investigate the phylogenetic relationships among genera under Berberidaceae, and to compare the size, structure and gene content of plastomes among different Berberidaceae genera, we intend to collect materials of representative species from these 16 genera for complete plastome sequencing: 1) to reconstruct the phylogenetic relationships of Berberidaceae using whole plastome DNA sequences; 2) to present the plastome maps of different genera within Berberidaceae; 3) and to investigate the IR gene content evolution of plastid genomes under Berberidaceae. This study will provide new evidence for the future researches on phylogeny and plastome evolution of Berberidaceae.

小檗科(Berberidaceae)隶属于真双子叶植物基部类群毛茛目(Ranunculales)。该科分布广泛，全世界共16属，然而，一直以来小檗科的分类系统（属间系统发育关系）存在很大争议。为了深入探讨、解决小檗科属间系统发育关系，以及为了深入了解小檗科16属在叶绿体基因组大小、结构、基因组成方面的差异,我们计划收集小檗科16属约28种的植物材料进行叶绿体基因组全序列测序，目的在于：1)利用叶绿体基因组全序列重建小檗科属间系统发育关系；2）绘制小檗科16属叶绿体基因组物理图谱；3)探讨小檗科叶绿体基因组反向重复区基因含量的进化趋势。本研究的开展将为小檗科属间系统发育关系的深入探讨提供新的分子证据；也会为被子植物叶绿体基因组反向重复区基因含量进化趋势研究提供新的依据。

真双子叶植物基部类群小檗科下属间系统发育关系一直存在争议。为了更好地解决小檗科各属间的系统发育关系以及为了更好地理解小檗科叶绿体基因组进化情况，我们新测序了小檗科10个属的叶绿体基因组，并结合已近发表的6个属的叶绿体基因组序列，我们进行了一系列的系统基因组学分析。5个属的叶绿体基因组拥有典型的被子植物叶绿体基因组的基因组成成分: 79个蛋白质编码基因、4个rRNA基因和30个tRNA基因。在Bongardia, Diphylleia, Dysosma 和 Vancouveria四个属中，infA被发现是假基因；在Diphylleia, Dysosma 和 Podophyllum3个属中，rps7基因被发现长度严重缩短；跟其它属的相比，Vancouveria属的clpP基因发生了严重的序列分化；Bongardia属的叶绿体基因组出现了一段长约19kb的倒置区域。基于24个类群、79个基因序列的系统发育分析显示小檗科16属可划分为四组，分别对应于染色体基数6、7、8和10；其中染色体基数分别为8和10的两组互为姐妹关系；染色体基数分别为7、8和10的三组共同构成了一个单系进化枝；科下属间系统发育关系支持率均较高。根据反向重复区(IR区)的基因含量，我们在小檗科内鉴定了7个叶绿体基因组IR类型。生物地理学分析结果显示小檗科的起源和分化很有可能受到了其生境（温带森林）分布情况的影响。