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Characterizing the ribosomal tandem repeat and its utility as a DNA barcode in lichen-forming fungi.
BMC Evolutionary Biology ( IF 3.4 ) Pub Date : 2020-01-06 , DOI: 10.1186/s12862-019-1571-4 Michael Bradshaw 1 , Felix Grewe 2 , Anne Thomas 1 , Cody H Harrison 1 , Hanna Lindgren 3 , Lucia Muggia 4 , Larry L St Clair 1, 5 , H Thorsten Lumbsch 3 , Steven D Leavitt 1, 5
BMC Evolutionary Biology ( IF 3.4 ) Pub Date : 2020-01-06 , DOI: 10.1186/s12862-019-1571-4 Michael Bradshaw 1 , Felix Grewe 2 , Anne Thomas 1 , Cody H Harrison 1 , Hanna Lindgren 3 , Lucia Muggia 4 , Larry L St Clair 1, 5 , H Thorsten Lumbsch 3 , Steven D Leavitt 1, 5
Affiliation
BACKGROUND
Regions within the nuclear ribosomal operon are a major tool for inferring evolutionary relationships and investigating diversity in fungi. In spite of the prevalent use of ribosomal markers in fungal research, central features of nuclear ribosomal DNA (nrDNA) evolution are poorly characterized for fungi in general, including lichenized fungi. The internal transcribed spacer (ITS) region of the nrDNA has been adopted as the primary DNA barcode identification marker for fungi. However, little is known about intragenomic variation in the nrDNA in symbiotic fungi. In order to better understand evolution of nrDNA and the utility of the ITS region for barcode identification of lichen-forming fungal species, we generated nearly complete nuclear ribosomal operon sequences from nine species in the Rhizoplaca melanophthalma species complex using short reads from high-throughput sequencing.
RESULTS
We estimated copy numbers for the nrDNA operon, ranging from nine to 48 copies for members of this complex, and found low levels of intragenomic variation in the standard barcode region (ITS). Monophyly of currently described species in this complex was supported in phylogenetic inferences based on the ITS, 28S, intergenic spacer region, and some intronic regions, independently; however, a phylogenetic inference based on the 18S provided much lower resolution. Phylogenetic analysis of concatenated ITS and intergenic spacer sequence data generated from 496 specimens collected worldwide revealed previously unrecognized lineages in the nrDNA phylogeny.
CONCLUSIONS
The results from our study support the general assumption that the ITS region of the nrDNA is an effective barcoding marker for fungi. For the R. melanophthalma group, the limited amount of potential intragenomic variability in the ITS region did not correspond to fixed diagnostic nucleotide position characters separating taxa within this species complex. Previously unrecognized lineages inferred from ITS sequence data may represent undescribed species-level lineages or reflect uncharacterized aspects of nrDNA evolution in the R. melanophthalma species complex.
中文翻译:
表征核糖体串联重复序列及其在地衣形成真菌中作为DNA条码的用途。
背景技术核核糖体操纵子内的区域是推断进化关系和研究真菌多样性的主要工具。尽管在真菌研究中广泛使用核糖体标记物,但通常对于真菌(包括地衣真菌)的核核糖体DNA(nrDNA)进化的主要特征知之甚少。nrDNA的内部转录间隔区(ITS)已被用作真菌的主要DNA条码识别标记。然而,关于共生真菌中nrDNA的基因组内变异了解甚少。为了更好地了解nrDNA的进化以及ITS区域在识别地衣形成真菌物种中的条形码的实用性,我们使用高通量测序的短读数据,从黑根瘤菌物种复合体中的9种物种生成了几乎完整的核糖体操纵子序列。结果我们估算了该复合物成员的nrDNA操纵子的拷贝数,从9到48个拷贝,发现标准条形码区域(ITS)的基因组内变异水平较低。基于ITS,28S,基因间隔区和一些内含子区的系统发育推论独立地支持了该复合物中当前描述物种的单亲性。但是,基于18S的系统发育推断提供的分辨率要低得多。从全球范围内收集的496个标本中生成的级联ITS和基因间隔区序列数据的系统发生分析揭示了nrDNA系统发育中先前无法识别的谱系。结论我们的研究结果支持了一般假设,即nrDNA的ITS区域是真菌的有效条形码标记。对于R. melanophthalma组,ITS区域中潜在的潜在基因组内变异量与该物种复合物中分隔分类群的固定诊断核苷酸位置特征不符。从ITS序列数据推断出的先前无法识别的谱系可能代表未描述的物种水平谱系,或反映了黑眼球菌物种复合体中nrDNA进化的未表征方面。ITS区域中潜在的内部基因组变异性的数量有限,并不对应于在该物种复合物中分离分类单元的固定诊断核苷酸位置特征。从ITS序列数据推断出的先前无法识别的谱系可能代表未描述的物种水平谱系,或反映了黑眼球菌物种复合体中nrDNA进化的未表征方面。ITS区域中潜在的内部基因组变异性的数量有限,并不对应于在该物种复合物中分离分类单元的固定诊断核苷酸位置特征。从ITS序列数据推断出的先前无法识别的谱系可能代表未描述的物种水平谱系,或反映了黑眼球菌物种复合体中nrDNA进化的未表征方面。
更新日期:2020-04-22
中文翻译:
表征核糖体串联重复序列及其在地衣形成真菌中作为DNA条码的用途。
背景技术核核糖体操纵子内的区域是推断进化关系和研究真菌多样性的主要工具。尽管在真菌研究中广泛使用核糖体标记物,但通常对于真菌(包括地衣真菌)的核核糖体DNA(nrDNA)进化的主要特征知之甚少。nrDNA的内部转录间隔区(ITS)已被用作真菌的主要DNA条码识别标记。然而,关于共生真菌中nrDNA的基因组内变异了解甚少。为了更好地了解nrDNA的进化以及ITS区域在识别地衣形成真菌物种中的条形码的实用性,我们使用高通量测序的短读数据,从黑根瘤菌物种复合体中的9种物种生成了几乎完整的核糖体操纵子序列。结果我们估算了该复合物成员的nrDNA操纵子的拷贝数,从9到48个拷贝,发现标准条形码区域(ITS)的基因组内变异水平较低。基于ITS,28S,基因间隔区和一些内含子区的系统发育推论独立地支持了该复合物中当前描述物种的单亲性。但是,基于18S的系统发育推断提供的分辨率要低得多。从全球范围内收集的496个标本中生成的级联ITS和基因间隔区序列数据的系统发生分析揭示了nrDNA系统发育中先前无法识别的谱系。结论我们的研究结果支持了一般假设,即nrDNA的ITS区域是真菌的有效条形码标记。对于R. melanophthalma组,ITS区域中潜在的潜在基因组内变异量与该物种复合物中分隔分类群的固定诊断核苷酸位置特征不符。从ITS序列数据推断出的先前无法识别的谱系可能代表未描述的物种水平谱系,或反映了黑眼球菌物种复合体中nrDNA进化的未表征方面。ITS区域中潜在的内部基因组变异性的数量有限,并不对应于在该物种复合物中分离分类单元的固定诊断核苷酸位置特征。从ITS序列数据推断出的先前无法识别的谱系可能代表未描述的物种水平谱系,或反映了黑眼球菌物种复合体中nrDNA进化的未表征方面。ITS区域中潜在的内部基因组变异性的数量有限,并不对应于在该物种复合物中分离分类单元的固定诊断核苷酸位置特征。从ITS序列数据推断出的先前无法识别的谱系可能代表未描述的物种水平谱系,或反映了黑眼球菌物种复合体中nrDNA进化的未表征方面。