アマランサ科ssにおけるディオエチックアマランサスプラストームと系統発生の意味の比較分析

背景：Amaranthus L.属は、世界の温帯と熱帯地域に分布した70〜80種で構成されています。9種は雌雄異株で、北米原産です。そのうちの2つは、列作物の農学的に重要な雑草です。属は分類学的に挑戦的であると言われており、拡張的なものを含む種間の関係はあまり理解されていません。この研究では、ディオエチュティスアマランス間の系統発生関係を調査し、色素体の樹木の不一致に関する洞察を得ようとしました。合計19のアマランサス種の完全なプラストームが分析されました。これらのうち、7つの速度のアマランサスプラストームが新たにシーケンスされ、組み立てられ、以前に公開された短い読み取りシーケンスからさらに2つが組み立てられ、他の10個のプラストームがパブリックリポジトリ（GenBank）から得られました。 結果：双子のアマランサス種のプラストームの比較分析により、サイズは150,011から150,735 bpの範囲で、112のユニークな遺伝子（78のタンパク質コーディング遺伝子、30の転移RNA、4つのリボソームRNA）で構成されていました。最尤の木、ベイジアン推論の木、分割グラフは、亜属Acnida（7双子種）とアマランサスの単系統をサポートしています。しかし、Acnida+Amaranthusクレードにつながる系統から葉緑体の捕獲が発生したように見えるため、Acnidaの他のディオエチスティック種とA. australisとA. cannabinusとAcnidaの他のディオエシス種の関係は確立できませんでした。また、我々の結果は、葉緑体全体のゲノムアライメントの使用に緩和された場合もあるいくつかの樹木枝でのプラストーム内紛争も明らかにし、非コード領域が浅い関係の解決に向けて貴重な系統発生シグナルに寄与することを示しています。さらに、A。palmeriとA. watsoniiの間の非常に低い進化距離を報告します。これは、これらの2つの種が以前に報告されたよりも遺伝的に関連していることを示しています。 結論：私たちの研究は、より多くの種がシーケンスされるにつれて、アマランサス属全体のさらなる進化分析のための貴重なプラスト型リソースとフレームワークを提供します。

BACKGROUND: The genus Amaranthus L. consists of 70-80 species distributed across temperate and tropical regions of the world. Nine species are dioecious and native to North America; two of which are agronomically important weeds of row crops. The genus has been described as taxonomically challenging and relationships among species including the dioecious ones are poorly understood. In this study, we investigated the phylogenetic relationships among the dioecious amaranths and sought to gain insights into plastid tree incongruence. A total of 19 Amaranthus species' complete plastomes were analyzed. Among these, seven dioecious Amaranthus plastomes were newly sequenced and assembled, an additional two were assembled from previously published short reads sequences and 10 other plastomes were obtained from a public repository (GenBank). RESULTS: Comparative analysis of the dioecious Amaranthus species' plastomes revealed sizes ranged from 150,011 to 150,735 bp and consisted of 112 unique genes (78 protein-coding genes, 30 transfer RNAs and 4 ribosomal RNAs). Maximum likelihood trees, Bayesian inference trees and splits graphs support the monophyly of subgenera Acnida (7 dioecious species) and Amaranthus; however, the relationship of A. australis and A. cannabinus to the other dioecious species in Acnida could not be established, as it appears a chloroplast capture occurred from the lineage leading to the Acnida + Amaranthus clades. Our results also revealed intraplastome conflict at some tree branches that were in some cases alleviated with the use of whole chloroplast genome alignment, indicating non-coding regions contribute valuable phylogenetic signals toward shallow relationship resolution. Furthermore, we report a very low evolutionary distance between A. palmeri and A. watsonii, indicating that these two species are more genetically related than previously reported. CONCLUSIONS: Our study provides valuable plastome resources as well as a framework for further evolutionary analyses of the entire Amaranthus genus as more species are sequenced.