基于全长转录组序列、核基因与叶绿体基因分析琼岛杨在杨属的亲缘关系

  目的  琼岛杨是我国热带地区发现的一种杨树，至今其分类和进化鲜有报道。本研究旨在通过三代全长转录组测序等方法了解琼岛杨在杨属中的分类与进化。  方法  基于Pacbio Sequel测序技术获取的热胁迫下琼岛杨、加杨和小叶杨完整全长转录本数据，通过直系同源基因计算非同义替换值（Ka）、同义替换值（Ks）及Ka/Ks值，比较直系同源基因在热胁迫下的表达模式，并结合毛果杨和簸箕柳的直系同源基因，构建了5个树种的进化树来分析杨树亲缘关系。通过克隆琼岛杨核基因（nrDNA:UDP-SQ和POPTRDRAFT_575699）和叶绿体基因（cpDNA:atpⅠ和trnF），分析基因序列在琼岛杨种群中的多态性，计算琼岛杨种内遗传距离，及与19个树种（5个杨树组和1个类外群组）的种间遗传距离。基于最大似然法和最小进化法构建了琼岛杨与19个树种的进化树，以分析琼岛杨在杨属的亲缘关系。  结果  三代转录组测序共获得660组琼岛杨、小叶杨和加杨的直系同源基因，Ks平均值为0.150 5，峰值为0.02，Ka/Ks < 1，占比97.27%，这显示了3种杨树较近的亲缘关系。直系同源基因表达模式分析发现，3种杨树在热胁迫下具有相同的表达模式。利用遗传距离法计算琼岛杨与19个树种中atpⅠ、trnF、UDP-SQ和POPTRDRAFT_575699等4种基因遗传距离的平均值，发现琼岛杨与白杨组具有最近亲缘关系，平均值为0.011。  结论  基于三代全长转录组测序获得的直系同源基因分析显示出，琼岛杨与其他杨树具有较近亲缘关系。克隆cpDNA和nrDNA基因，计算遗传距离和构建的进化树均表明琼岛杨与白杨组具有最近亲缘关系。cpDNA的多态性以及进化分支置信度明显高于nrDNA，表明在琼岛杨中cpDNA比nrDNA基因更具备物种鉴别能力。