葉緑体ゲノムを基にしたCheetophorales目(Chlorophyceae, Chlorophyta)の分類学的スキーム

Taxonomic scheme of the order Chaetophorales (Chlorophyceae, Chlorophyta) based on chloroplast genomes.

• Benwen Liu
• Yuxin Hu
• Zhengyu Hu
• Guoxiang Liu
• Huan Zhu

抄録

背景:

Chaetophorales目は現在、シゾメリダ科、アファノカズラ科、バランカズラ科、ウロネマタ科、フリッチェラ科、チェトフォア科の6科がある。これまでChaetophoralesの系統関係は、主に短くて情報量の少ないrDNA配列に基づいて推測されてきた。本研究では、系統学的にChaetophorales目を再構成し、分類学的スキームを決定し、Chaetophorales目の進化をさらに理解することを目的としている。

BACKGROUND: Order Chaetophorales currently includes six families, namely Schizomeridaceae, Aphanochaetaceae, Barrancaceae, Uronemataceae, Fritschiellaceae, and Chaetophoraceae. The phylogenetic relationships of Chaetophorales have been inferred primarily based on short and less informative rDNA sequences. This study aimed to phylogenetically reconstruct order Chaetophorales and determine the taxonomic scheme, and to further understand the evolution of order Chaetophorales.

結果:

本研究では、葉緑体の完全ゲノムを7本、断片ゲノムを5本採取した。その結果、Oedogoniales は Chaetophorales と Chaetophorales を結ぶクラッドの姉妹種であることが判明した。その結果、OedogonialesはChaetophoralesとChaetopeltidalesを結ぶクラッドの姉妹種であることがわかった。また、オドギリソウ科とアファノカズラ科はChaetophoralesの中でよく分解された基底群に群がっていたが、rDNA配列を用いた系統解析の結果とは一致しなかった。比較ゲノム解析の結果、SchizomeriaceaeとAphanochaetaceaeの葉緑体ゲノムは高度に保存され、相同性があり、この目に最も近い関係にあることが明らかになった。また、動物園児の発芽タイプは系統的な関係と正確に相関していた。

RESULTS: In the present study, seven complete and five fragmentary chloroplast genomes were harvested. Phylogenomic and comparative genomic analysis were performed to determine the taxonomic scheme within Chaetophorales. Consequently, Oedogoniales was found to be a sister to a clade linking Chaetophorales and Chaetopeltidales. Schizomeriaceae, and Aphanochaetaceae clustered into a well-resolved basal clade in Chaetophorales, inconsistent with the results of phylogenetic analysis based on rDNA sequences. Comparative genomic analyses revealed that the chloroplast genomes of Schizomeriaceae and Aphanochaetaceae were highly conserved and homologous, highlighting the closest relationship in this order. Germination types of zoospores precisely correlated with the phylogenetic relationships.

結論:

葉緑体ゲノム構造解析、シンテニー解析、動物胞子の発芽解析は、葉緑体ゲノムに基づく系統解析と同時に行われ、そのすべてがChaetophoralesの独自の分類体系とOedogoniales、Chaetophorales、Chaetopeltidalesの関係を強固に決定した。

CONCLUSIONS: chloroplast genome structure analyses, synteny analyses, and zoospore germination analyses were concurrent with phylogenetic analyses based on the chloroplast genome, and all of them robustly determined the unique taxonomic scheme of Chaetophorales and the relationships of Oedogoniales, Chaetophorales, and Chaetopeltidales.