Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phả hệ của Plastid Dựa trên Phân Tích Đột Biến Gene Mất Được Suy Diễn Từ Các Chuỗi Genome Plastid Hoàn Chỉnh
Tóm tắt
Dựa trên giả thuyết gần đây về nguồn gốc của các sinh vật quang hợp nhân thực, tảo đỏ, thực vật xanh và tảo glaucophytes cấu thành "các eukaryote quang hợp sơ cấp" (mà plastid của chúng có thể xuất phát trực tiếp từ một prokaryote giống vi khuẩn lam thông qua sự đồng sinh nguyên thủy), trong khi plastid của các nhánh khác của các sinh vật quang hợp eukaryote dường như là kết quả của các sự kiện đồng sinh thứ cấp hoặc thứ ba (liên quan đến một eukaryote quang hợp và một tế bào chủ). Mặc dù đã thực hiện các phân tích hệ phả học sử dụng nhiều gene plastid từ một loạt các nhánh eukaryote, một số mối quan hệ hệ phả học chính của plastid vẫn chưa rõ ràng hoặc mâu thuẫn giữa các phương pháp hệ phả học khác nhau được sử dụng cho các sự thay thế nucleotide hoặc acid amin. Do đó, cần một phương pháp tiếp cận thay thế để suy diễn về phả hệ plastid. Tại đây, chúng tôi thực hiện phân tích cladistic về "mất gene plastid" sau khi đồng sinh nguyên thủy sử dụng các chuỗi genome plastid hoàn chỉnh từ một loạt các sinh vật quang hợp eukaryote. Do thực tế là rất khó xảy ra việc các gene plastid được phục hồi trong quá trình tiến hóa plastid, chúng tôi đã sử dụng mô hình Camin-Sokal không thể đảo ngược cho phân tích cladistic của chúng tôi về sự mất gene plastid. Phân tích cladistic của 274 gene mã hóa protein plastid đã giải quyết 20 đơn vị phân loại hoạt động đại diện cho một loạt các nhánh eukaryote (bao gồm ba nhóm có plastid thứ cấp) thành hai nhóm đơn dòng lớn với các giá trị bootstrap cao: một nhóm tương ứng với nhánh đỏ và nhóm còn lại bao gồm một cây lớn thành phần nhánh xanh (thực vật xanh và Euglena) và plastid glaucophyte cơ sở. Mặc dù mối quan hệ chị em giữa nhánh xanh và Glaucophyta chưa được giải quyết trong các nghiên cứu hệ phả học gần đây sử dụng sự thay thế acid amin từ nhiều gene plastid, điều này phù hợp với phả hệ gene rbcL và với một nghiên cứu phả hệ gần đây sử dụng nhiều gene hạt nhân. Thêm vào đó, phân tích của chúng tôi đã giải quyết một cách vững chắc các vị trí hệ phả học mâu thuẫn/không rõ ràng của plastid thứ cấp trong các nghiên cứu hệ phả học trước đó: plastid Euglena là chị em với nhánh chlorophycean (Chlamydomonas), và plastid thứ cấp từ tảo cát (Odontiella) và tảo cryptophyte (Guillardia) là đơn dòng trong nhánh đỏ.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
J Adachi PJ Waddell W Martin M Hasegawa (2000) ArticleTitlePlastid genome phylogeny and a model of amino acid substitution for proteins encoded by chloroplast DNA. J Mol Evol 50 348–358 Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD3cXivFyjur8%3D Occurrence Handle10795826
JO Andersson AJ Roger (2002) ArticleTitleA cyanobacterial gene in nonphotosynthetic protists—An early chloroplast acquisition in Eukaryotes? Curr Biol 12 115–119 Occurrence Handle10.1016/S0960-9822(01)00649-2 Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD38XhtVKru7o%3D Occurrence Handle11818061
SL Baldauf AJ Roger I Wenk-Siefert WF Doolittle (2000) ArticleTitleA kingdom-level phylogeny of eukaryotes based on combined protein data. Science 290 972–977 Occurrence Handle10.1126/science.290.5493.972 Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD3cXnvVWksL0%3D Occurrence Handle11062127
D Bhattacharya L Medlin (1995) ArticleTitleThe phylogeny of plastids: A review based on comparisons of small subunit ribosomal RNA coding regions. J Phycol 31 489–498 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaK2MXos1Gls7Y%3D
JH Camin RR Sokal (1965) ArticleTitleA method for deducing branching sequences in phylogeny. Evolution 19 311–326
T Cavalier-Smith (2002) ArticleTitleChloroplast evolution: Secondary symbiogenesis and multiple losses. Curr Biol 12 R62–R64 Occurrence Handle10.1016/S0960-9822(01)00675-3 Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD38XhtVKrurg%3D Occurrence Handle11818081
CF Delwiche (1999) ArticleTitleTracing the thread of plastid diversity through the tapestry of life. Am Nat 154 164–177 Occurrence Handle10.1086/303291
CF Delwiche JD Palmer (1997) The origin of plastids and their spread via secondary symbiosis. D Bhattacharya (Eds) Origin of algae and their plastids. Springer-Verlag Wien 53–86
MW Fawley CM Lee (1990) ArticleTitlePigment composition of the scaly green flagellate Mesostigma viride (Micromonadophyceae) is similar to that of the siphonous green alga Bryopsis plumosa (Ulvophyceae). J Phycol 26 666–670 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaK3MXltFSis78%3D
J Felsenstein (1985) ArticleTitleConfidence limits on phylogenies: an approach using bootstrap. Evolution 38 16–24
T Friedl (1997) The evolution of the green algae. D Bhattacharya (Eds) Origin of algae and their plastids. Springer-Verlag Wien 87–101
LE Graham LW Wilcox (2000) Algae. Prentice Hall Upper Saddle River, NJ
V Hannaert E Saavedra F Duffieux JP Szikora DJ Rigden PAM Michels FR Opperdoes (2003) ArticleTitlePlant-like traits associated with metabolism of Trypanosoma parasites. Proc Natl Acad Sci USA 100 1067–1071 Occurrence Handle10.1073/pnas.0335769100 Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD3sXhtF2gtro%3D Occurrence Handle12552132
T Itoh W Martin M Nei (2002) ArticleTitleAcceleration of genomic evolution caused by enhanced mutation rate in endocellular symbionts. Proc Natl Acad Sci USA 99 12944–12948 Occurrence Handle10.1073/pnas.192449699 Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD38XnvFGht7s%3D Occurrence Handle12235368
M Kimura (1980) ArticleTitleA simple method for estimating evolutionary rates of base substitutions through comparative studies of nucleotide sequences. J Mol Evol 16 111–120 Occurrence Handle7463489
AM Lambowitz M Belfort (1993) ArticleTitleIntrons as mobile genetic elements. Ann Rev Bichem 62 587–622 Occurrence Handle10.1146/annurev.bi.62.070193.003103 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaK3sXlvFKltL0%3D
W Martin RG Herrmann (1998) ArticleTitleGene transfer from organelles to the nucleus: How much, what happens, and why? Plant Physiol 118 9–17 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaK1cXmtV2msLs%3D Occurrence Handle9733521
W Martin T Rujan E Richly A Hansen S Cornelsen T Lins et al. (2002) ArticleTitleEvolutionary analysis of Arabidopsis, cyanobacterial, and chloroplast genomes reveals plastid phylogeny and thousands of cyanobacterial genes in the nucleus. Proc Natl Acad Sci USA 99 12246–12251 Occurrence Handle10.1073/pnas.182432999 Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD38XntlCks70%3D Occurrence Handle12218172
JE Maul JW Lilly L Cui CW dePamphilis W Miller EH Harris DB Stern (2002) ArticleTitleThe Chlamydomonas reinhardtii plastid chromosome: Islands of genes in a sea of repeats. Plant Cell 14 2659–2679 Occurrence Handle10.1105/tpc.006155 Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD38XovF2qtbg%3D Occurrence Handle12417694
GI McFadden (2001) ArticleTitlePrimary and secondary endosymbiosis and the origin of plastids. J Phycol 37 951–959 Occurrence Handle10.1046/j.1529-8817.2001.01126.x
AE Montegut-Felkner RE Triemer (1997) ArticleTitlePhylogenetic relationships of selected euglenoid genera based on morphological and molecular data. J Phycol 33 512–519 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaK2sXkslOisrk%3D
CW Morden CF Delwiche M Kuhsel JD Palmer (1992) ArticleTitleGene phylogenies and the endosymbiotic origin of plastids. BioSystems 28 75–90 Occurrence Handle10.1016/0303-2647(92)90010-V Occurrence Handle1:CAS:528:DyaK3sXktVaitb4%3D Occurrence Handle1292669
AN Müllner DG Angeler R Samuel EW Linton RE Triemer (2001) ArticleTitlePhylogenetic analysis of phagotrophic, phototrophic and osmotrophic euglenoids by using the nuclear 18S rDNA sequence. Int J Syst Evol Micr 51 783–791
B Nelissen Y Van de Peer A Wilmotte R De Wachter (1995) ArticleTitleAn early origin of plastids within the cyanobacterial divergence is suggested by evolutionary trees based on complete 16S rRNA sequences. Mol Biol Evol 12 1166–1173 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaK2MXovVOisLk%3D Occurrence Handle8524048
H Nozaki M Matsuzaki M Takahara O Misumi H Kuroiwa M Hasegawa et al. (2003) ArticleTitleThe phylogenetic position of red algae revealed by multiple nuclear genes from mitochondria-containing eukaryotes and an alternative hypothesis on the origin of plastids. J Mol Evol 56 485–497 Occurrence Handle10.1007/s00239-002-2419-9 Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD3sXisV2qtr8%3D Occurrence Handle12664168
N Ohta M Matsuzaki O Misumi S Miyagishima H Nozaki K Tanaka et al. (2003) ArticleTitleComplete sequence and analysis of the plastid genome of the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae. DNA Research 10 67–77 Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD3sXjsFCqsLs%3D Occurrence Handle12755171
K Ohyama H Fukuzawa T Kohchi H Shirai T Sano S Sano et al. (1986) ArticleTitleChloroplast gene organization deduced from complete sequence of liverwort Marchantia polymorpha chloroplast DNA. Nature 322 572–574 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaL28Xlt1ymt7o%3D
JD Palmer CF Delwiche (1998) The origin and evolution of plastids and their genomes. PS Soltis DE Soltis JJ Doyle (Eds) Molecular systematics of plants. II. DNA sequencing. Kluwer Academic Boston 375–409
A Preisfeld S Berger I Busse S Liller HG Ruppel (2000) ArticleTitlePhylogenetic analyses of various euglenoid taxa (Euglenozoa) based on 18S rDNA sequence data. J Phycol 36 220–226 Occurrence Handle10.1046/j.1529-8817.2000.99091.x Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD3cXmslSmtrk%3D
C Schmitz-Linneweber RM Maier JP Alcaraz A Cottet RG Herrmann R Mache (2001) ArticleTitleThe plastid chromosome of spinach (Spinacia oleracea): Complete nucleotide sequence and gene organization. Plant Mol Biol 45 307–315 Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD3MXis1Kgt74%3D Occurrence Handle11292076
DL Swofford (2002) PAUP* 4.0: Phylogenetic Analysis Using Parsimony, version 4.0b10. Sinauer Associates, Inc. Sunderland, MA
M Turmel C Otis C Lemieux (1999) ArticleTitleThe complete chloroplast DNA sequence of the green alga Nephroselmis olivacea: Insights into the architecture of ancestral chloroplast genomes. Proc Natl Acad Sci USA 96 10248–10253 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaK1MXlvFensr4%3D Occurrence Handle10468594
M Turmel C Otis C Lemieux (2002) ArticleTitleThe chloroplast and mitochondrial genome sequences of the charophyte Chaetosphaeridium globosum: Insights into the timing of the events that restructured organelle DNAs within the green algal lineage that led to land plants. Proc Natl Acad Sci USA 99 11275–11280 Occurrence Handle10.1073/pnas.162203299 Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD38XmslSmtbs%3D Occurrence Handle12161560
Y Van de Peer SA Rensing UG Maier R De Wachter (1996) ArticleTitleSubstitution rate calibration of small subunit ribosomal RNA identifies chlorarachniophyte endosymbionts as remnants of green algae. Proc Natl Acad Sci USA 93 7732–7736 Occurrence Handle10.1073/pnas.93.15.7732 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaK28XksFSrtr4%3D Occurrence Handle8755544
T Wakasugi J Tsudzuki S Ito K Nakashima T Tsudzuki M Sugiura (1994) ArticleTitleLoss of all ndh genes as determined by sequencing the entire chloroplast genome of the black pine Pinus thunbergii. Proc Natl Acad Sci USA 91 9794–9798 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaK2cXmvFChsro%3D Occurrence Handle7937893
EO Wiley D Siegel-Causey DR Brooks VA Funk (1991) The compleat cladist: A primer of phylogenetic procedures. Special Publication No 19. Museum of Natural History. University of Kansas Lawrence, KS
HS Yoon JD Hackett D Bhattacharya (2002a) ArticleTitleA single origin of the peridinin- and fucoxanthin-containing plastids in dinoflagellates through tertiary endosymbiosis. Proc Natl Acad Sci USA 99 11724–11729 Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD38XntFWqtrw%3D
HS Yoon JD Hackett G Pinto D Bhattacharya (2002b) ArticleTitleThe single, ancient origin of chromist plastids. Proc Natl Acad Sci USA 99 15507–15512 Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD3sXjvVOg
DJ Zwickl DM Hillis (2002) ArticleTitleIncreased taxon sampling greatly reduces phylogenetic error. Syst Biol 51 588–598 Occurrence Handle10.1080/10635150290102339 Occurrence Handle12228001