Сравнительная геномика и филогенетический анализ Aquarius macrophyllus и родственных родов семейства Частуховые на основе данных пластома

Aquarius macrophyllus — водное растение, произрастающее в Южной Америке и широко используемое в декоративном садоводстве. Хотя данные о пластомах широко применяются для изучения эволюции растений и филогенетических связей, пластом A. macrophyllus исследован недостаточно. В этой работе мы секвенировали пластом A. macrophyllus и провели сравнительный анализ с участием восьми видов родственных родов Caldesia, Sagittaria, Alisma и Luronium. Размер собранного пластома составил 180 860 п. н.; в нём аннотировано 133 гена, в том числе 88 генов, кодирующих белки, 8 генов рРНК и 37 генов тРНК. Размеры девяти пластомов варьировали от 159 063 до 180 860 п. н.; они включали большой однокопийный участок (LSC; 89 203–99 125 п. н.), малый однокопийный участок (SSC; 10 131–19 753 п. н.) и пару инвертированных повторов (IR; 25 124–39 664 п. н.). Девять пластомов были сходны по содержанию GC, использованию кодонов и распределению генов, но различались по ряду характеристик, включая расширение IR у Caldesia, утрату интронов trnV-UAC и инверсию генов у видов Sagittaria. Инверсии последовательностей длиной 5,6 и 6,4 т. п. н. обнаружены соответственно у Caldesia и Sagittaria. В девяти пластомах выявлено в общей сложности 532 простых последовательностных повтора (SSR) и 667 рассеянных повторов. При анализе селективного давления, в котором пластом A. macrophyllus использовали в качестве референсного, положительный отбор выявлен для трёх генов рибосомных белков — rps2, rps18 и rps7. Отбор имел межродовую специфику: в частности, у видов Sagittaria селективное давление было выше, чем у видов Caldesia. Филогенетический анализ семейства Частуховые показал, что виды Alisma, Luronium и Burnatia отделились на ранних этапах, за ними следовали Hydrocleys и Limnocharis. Подтверждены монофилия рода Aquarius и его сестринское положение по отношению к Echinodorus, что поддерживает признание нового рода. Полученные данные обогащают геномные ресурсы рода Aquarius и дают новые сведения о структуре и эволюции пластомов семейства Частуховые.