基于高通量技术的唐古特大黄叶绿体全基因组测序及应用研究

目的 获得野生唐古特大黄叶绿体全基因组信息特征,并对相关物种亲缘关系进行研究。方法 本实验采用Illumina高通量测序技术构建了唐古特大黄叶绿体全基因组图谱。结果 唐古特大黄基因组大小为161 054 bp,大(LSC)、小(SSC)单拷贝区大小分别为86 441 bp和12 745 bp,反向互补重复区(IR)大小为30 934 bp,共注释叶绿体基因132个,包括88个蛋白编码基因,36个转运RNA基因和8个核糖体RNA基因,其中每个IR区19个。结论 选取唐古特大黄在内的7个蓼科物种、4个其他科物种构建系统发育树,形态极其相似的唐古特大黄与掌叶大黄在分子上亲缘关系也最近,但rpl32等基因存在差异位点,对有效区分近缘物种提供新依据。     

藜芦属药用植物的叶绿体基因组比较分析和系统发育研究

目的 以藜芦属药用植物蒙自藜芦Veratrum mengtzeanum、大理藜芦V. taliense、狭叶藜芦V. stenophyllum和毛叶藜芦V.grandiflorum为材料,对其叶绿体基因组进行组装和序列分析。方法 采用高通量测序技术对4种植物叶绿体基因组进行测序,并且使用NOVOPlasty和GeneiousR11软件分别组装和注释序列,在此基础上进行基本结构和系统发育分析。结果 藜芦属4种植物叶绿体基因组具有典型的环状四分体结构,全长151 875～153 711 bp,总GC含量37.7%～37.8%。藜芦属叶绿体基因组均注释到135个基因,其中蛋白质编码基因83～84个,r RNA基因8个和t RNA基因38个。通过比较发现,4种植物IR区边界未出现明显的扩张或收缩;毛叶藜芦叶绿体基因组序列较保守,变异位点少;蒙自藜芦、大理藜芦和狭叶藜芦序列变异较大,种间差异较小;此外,在一个大单拷贝区（large single copy region,LSC）和小单拷贝区（small single copy region,SSC）区筛选到13个高变片段。系统发育研究表明,毛叶藜...     

益母草叶绿体基因组序列与系统进化位置分析

目的:对益母草叶绿体基因组序列与系统进化位置进行分析,旨在为益母草种质资源的开发和利用提供科学依据。方法:采用二代测序技术对益母草全基因组DNA进行测序,并成功组装了其完整的叶绿体基因组。结果:益母草叶绿体基因组全长159 375 bp,由一个大的单拷贝区(LSC)87 204 bp,一个小的单拷贝区(SSC)17 515 bp和一对27 099 bp的反向重复序列(IRs)组成。基因组注释结果显示其共编码115个基因,包括99个蛋白编码基因、38个t RNA基因和8个r RNA基因。叶绿体基因组GC含量为38.41%。同时,本研究共检测到160个简单重复序列和49个串联重复序列。结论:系统发育分析表明,益母草属与水苏属的亲缘关系较近,本研究为益母草药材精准鉴定与遗传多样性研究奠定了基础。     

金铁锁叶绿体基因组序列及其系统发育分析

目的解析金铁锁叶绿体基因组结构和确定其在石竹科的系统位置。方法基于二代测序技术IlluminaHiseq平台,对金铁锁叶绿体基因组进行测序,使用生物信息学分析软件进行组装和注释,并以苋科植物千穗谷为外类群,通过RAxM L 8.2.11软件构建ML系统发育树,分析石竹科属间的亲缘关系。结果金铁锁叶绿体基因组总长为153977bp。LSC和SSC区被2个反向重复区域IRs隔开,其大小分别为84 385、17 526、26 033 bp。除去重复后,共编码109个基因,包含75个PCGs,30个tR NA和4个rR NA基因。总的CG含量为36.5%,IR区(42.4%)GC含量明显高于LSC(34.2%)和SSC(30.1%)区。在系统进化树中,金铁锁与长萼瞿麦互为姊妹类群,且各节点的支持率较高,能够清晰反映属间的亲缘关系。结论本研究对金铁锁叶绿体基因组结构进行了解析,并探讨了石竹科属间系统发育关系,为金铁锁种质资源综合评价、系统进化等研究提供有效的科学数据。     

小檗属植物叶绿体基因组序列结构及系统发育分析

目的了解小檗属植物叶绿体基因组成及结构特征,为小檗属的系统发育及基因组进化研究提供参考。方法获取小檗属9个物种的叶绿体基因组,利用生物信息学方法比较叶绿体基因组间的结构特征与变异程度,并以小檗科的桃儿七属3个物种的叶绿体基因组为外类群分析了小檗属的系统发育关系。结果小檗属9个种的叶绿体基因组均为双链环形结构,均包含1个大单拷贝区(large single-copy,LSC)、1个小单拷贝区(small single-copy,SSC)以及2个反向重复区(IRa和IRb)。叶绿体基因组大小差异较小,最大差异为1984 bp。基因排列顺序基本一致,各基因数量相对保守,其中核糖体RNA(rRNA)数量最为保守,均为8个。此外,小檗属叶绿体基因组在序列长度、基因组成以及GC含量等方面相对保守,但4个边界存在明显的多样性。小檗属叶绿体基因组中非基因编码区存在较大差异,变异程度较高,而基因编码区差异较小,具有较高的保守性。在叶绿体基因组4个部分中,SSC区的变异程度最高,IRa区的变异程度最低。小檗属叶绿体基因组中包括rps12、rps16、rpl2、rpl16、rpo C1、pet B、pet ...     

草果叶绿体基因组特征及系统发育分析

目的明确草果Amomumtsao-ko叶绿体基因组结构特征及其在姜科的进化地位。方法利用IlluminaHiseq4000测序平台对草果叶绿体基因组进行测序,通过生物信息学分析方法进行序列组装、注释和特征分析,并以绿苞闭鞘姜为外类群,通过MEGA6软件构建ML系统发育树,分析姜科物种间系统发育关系。结果草果叶绿体基因组全长163 648 bp,鸟嘌呤和胞嘧啶含量(guanine-cytosine content,GC)为36.0%,包括一对29 776 bp的反向重复区(IRs)、一个大单拷贝区(LSC,88 741 bp)和一个小单拷贝区(SSC,15 355 bp);共注释得到113个基因,包括4个rRNA基因、30个t RNA基因和79个蛋白编码基因;在草果叶绿体基因组中共检测到123个SSR位点,大部分SSR均由A和T组成;豆蔻属物种叶绿体基因组大小和结构相似,IR边界高度保守;聚类分析显示草果与豆蔻属的海南砂A.longiligulare、阳春砂A.villosum、绿壳砂A.villosum var. xanthioides、爪哇白豆蔻A. compactum和白豆蔻A. kravanh亲缘关系最近;适应性进化分析发现rpl20、rps11、ccsA、clpP、ycf1和ycf2 6个基因在进化过程中被正向选择。结论获得了完整的草果叶绿体基因组序列,明确了姜科物种间的亲缘关系,为研究豆蔻属植物的系统进化及物种鉴定提供科学依据。     

相近石韦叶绿体基因组学分析

目的:测定相近石韦Pyrrosia assimilis叶绿体基因组,分析其序列特征并探讨相近石韦本草基因组学研究。方法:应用高通量测序技术对相近石韦进行了叶绿体全基因组测序,利用生物信息学方法分析其结构特征和系统发育关系。结果:相近石韦叶绿体基因组呈环形双链结构,全长154 964 bp,鸟嘌呤和胞嘧啶(GC)总量41. 2%;共注释到131个基因,包括88个蛋白编码基因,35个转运RNA(tRNA)基因和8个核糖体RNA(rRNA)基因;共检测到43个散在重复序列和56个简单重复序列(SSR);编码亮氨酸的密码子使用频率最高,编码色氨酸的密码子数最少;叶绿体基因组全局比对分析筛选出5个高变异区(psb A,rrn16,pet A-psbJ,ndh C-trnM和psb M-petN);系统发育树显示相近石韦与波氏石韦P. bonii亲缘关系较近。结论:相近石韦叶绿体基因组中非编码区变异高于编码区,大单拷贝区(LSC)和小单拷贝区(SSC)变异大于反向重复区(IR),筛选出的5个高变区可作为石韦属物种鉴定的候选DNA条形码。相近石韦的叶绿体基因组学研究为其他石韦属药用植物在分子鉴定、遗传基因转化、抗性蛋白表达及次生代谢途径解析等方面的研究提供了参考。     

锈毛钝果寄生叶绿体基因组的序列特征和系统发育分析

目的 以药用植物锈毛钝果寄生Taxilluslevinei为材料,在高通量测序、组装的基础上,明确叶绿体因组的结构、序列特征和系统发育关系。方法 利用SDS法提取基因组DNA,采用Illumina HiSeq X Ten进行高通量测序,用Novo Plasty组装叶绿体基因组,借助PhyML生成系统发育树。结果 锈毛钝果寄生的叶绿体基因组全长为122 208 bp,GC值为37.3%,大单拷贝区（large single copy region,LSC）、小单拷贝区（small single copy region,SSC）和反向重复区（inverted repeat region,IR）的长度分别为70 522、6084和22 801 bp;锈毛钝果寄生的叶绿体基因组共有基因108个,其中的编码蛋白基因、t RNA与r RNA分别为66、29和8个,另有5个假基因;inf A基因、所有的ndh基因及6个t RNA发生丢失。序列比对结果表明,锈毛钝果寄生与桑寄生T. sutchuenensis (Lecomte) Danser叶绿体基因组之间的相似性最高,达96.7%。系统发育分析结果...     

药用植物萹蓄叶绿体基因组特征与系统进化分析

目的 以药用植物萹蓄Polygonumaviculare为材料,利用高通量技术测定基因组DNA序列,对叶绿体基因组进行组装和序列分析,为进一步开展药用植物萹蓄的群体遗传学和遗传多样性研究奠定基础。方法 利用华大MGISEQ-2000PE150测序平台,双末端测序策略对其全基因组DNA建库测序,测定萹蓄的基因组DNA序列,用NOVO Plasty组装叶绿体基因组,采用最大似然法（maximum likelihood,ML）构建系统进化树。结果 萹蓄叶绿体基因组全长为163 461 bp,GC值37.5%,具1个典型的四分区域结构,包括1个大单拷贝区（large single copy region,LSC）、1对反向重复区（inverted repeats,IR）和1个短单拷贝区（small single copy,SSC）,序列长度分别为88 023、31 066、13 306 bp。萹蓄的叶绿体基因组共有130个基因,其中编码蛋白基因、r RNA基因与t RNA基因的数量分别为83、8、37个。系统进化分析表明,萹蓄与木蓼属的额河木蓼构成一单系分支,具有100%支持率。结论 萹蓄隶属...     

安徽岳西野生茅苍术叶绿体全基因组测序及系统发育研究

基于高通量测序技术获得安徽岳西产野生茅苍术Atractylodes lancea叶绿体全基因组序列，进行叶绿体全基因组结构及特征分析，为研究茅苍术的物种鉴定、遗传多样性分析和资源保护奠定了基础。使用改良的CTAB方法提取茅苍术的DNA;采用高通量测序技术进行测序，利用metaSPAdes进行组装，利用CPGAVAS2进行注释；利用生物信息学方法对茅苍术叶绿体基因组进行重复单元分析、IR边界分析、密码子偏性分析和系统发育树分析。获得茅苍术叶绿体全基因组的全长为153 178 bp,包含1个84 226 bp的大单拷贝区(large single copy, LSC)和1个18 658 bp的小单拷贝区(small single copy, SSC),它们被2个25 147 bp的反向重复序列(inverted repeat sequence, IRs)隔开。茅苍术叶绿体基因组的GC量为37.7%,可编码注释124个基因，包含87个蛋白质编码基因、29个tRNA基因和8个rRNA基因。其具有26 287个密码子，可编码20种氨基酸。系统进化分析表明，苍术属的植物聚为一个分支结构，其中茅苍术...     

濒危紫皮石斛叶绿体基因组结构及系统发育分析

目的 解析紫皮石斛Dendrobium devonianum叶绿体基因组特征，并探讨石斛属系统发育关系。方法 采用Illumina技术对紫皮石斛进行测序，对其叶绿体基因组进行组装、注释和分析，并基于共有编码基因序列构建系统发育树。结果 紫皮石斛叶绿体基因大小为146 493 bp，总GC含量为37.4%；其大单拷贝区、小单拷贝区长度分别为84 932、13 036 bp，反向互补重复区为24 263 bp；共编码118个基因，包括72个蛋白质编码基因，38个tRNA基因和8个rRNA基因。密码子偏好分析表明，亮氨酸是紫皮石斛叶绿体基因组中使用频次最高的氨基酸。系统发育分析表明，紫皮石斛未形成单系，与兜唇石斛D.aphyllum构成姊妹关系；瘦轴组的重唇石斛D.hercoglossum和钩状石斛D.aduncum与石斛组其他物种聚为一支。结论 紫皮石斛叶绿体基因组呈典型四分体结构，其与兜唇石斛亲缘关系最近；瘦轴组的重唇石斛和钩状石斛与石斛组亲缘关系更近，并入石斛组更合理。     

洋金花与木本曼陀罗叶绿体基因组特征与系统进化分析

目的 以洋金花Datura metel和木本曼陀罗Brugmansia arborea为材料,分析其叶绿体基因组结构和特征,基于叶绿体组数据探讨洋金花和木本曼陀罗及茄科其他物种的系统发育关系。方法 利用华大MGISEQ-2000PE150测序平台,双末端测序策略对基因组DNA建库测序,用NOVOPlasty组装叶绿体基因组,采用最大似然法(maximum likelihood,ML)构建系统进化树。结果 洋金花和木本曼陀罗的叶绿体基因组全长为155934bp和155939bp,分别包含131和130个基因,GC值32.3%,具有典型的四分区域结构,包括1个大单拷贝区(large single copy,LSC)、1对反向重复区(inverted repeats,IR)和1个小单拷贝区(small single copy,SSC),各区域序列长度分别为86354、86278、25609、25720、18362、18221bp。系统发育分析表明,洋金花与曼陀罗属的曼陀罗构成1单系分支,具有100%支持率,而木本曼陀罗属与曼陀罗属构成单系分支,具有100%支持率。结论 结果支持洋金花隶属于曼陀罗属,与曼陀罗亲缘关系较近,木本的木曼陀罗属从曼陀罗属分出,独立为一个属。洋金花和木本曼陀罗叶绿体基因组信息为后期分子鉴定和群体遗传研究奠定基础。     

细辛叶绿体基因组结构特征与系统进化分析

目的 以细辛药材为材料，采用高通量测序和生物信息学技术组装完整的叶绿体基因组序列，明确其结构特征、系统发育位置。方法 基于Illumina测序平台对细辛叶绿体基因组序列进行结构特征分析；同时，采用最大似然法（maximum likelihood,ML）构建马兜铃科的系统发育关系。结果 华细辛和辽细辛叶绿体基因组全长为160 521～160 555 bp，表现出典型的四分体结构，且两者叶绿体基因组GC含量均为38.5%。细辛叶绿体基因组包含128个基因，其中85个蛋白质编码基因，34个t RNA基因，8个r RNA基因。此外，系统发育分析结果显示，基于完整的叶绿体基因组和蛋白编码数据集构建的拓扑树一致，细辛属物种和马蹄香属物种形成一个支持率的单系分支。结论 细辛叶绿体基因组测序、组装、结构特征分析，发现其大小介于Asarum bracteolata和A. sieboldii var. seoulense之间，IR区存在rpl16、rps19、ycf1、rpl23等基因扩张，研究结果丰富了细辛属植物遗传资源，为该属物种分子鉴定、系统发育以及野生资源保护与开发利用等研究提供理论基础。     

红花变豆菜叶绿体基因组组装与序列特征分析研究

目的 以红花变豆菜Sanicula rubriflora新鲜叶片为试验材料,通过高通量测序手段,对其叶绿体基因组进行组装和序列特征分析,为进一步开展变豆菜属植物的进化和遗传发育提供指导方法。方法 实验流程按照Illumina公司提供的标准操作流程执行,包括样品质量检测、文库构建、文库质量检测和文库测序等流程,使用已报道的变豆菜Sanicula chinensis的叶绿体基因组作为参考序列,得到红花变豆菜完整的叶绿体基因组序列并对其进行组装、特征序列分析和进化分析。结果 红花变豆菜叶绿体基因组具有典型的环状四分体结构,长度155700bp,包括1个大的单拷贝区(large single copy,LSC,85979bp),1个小的单拷贝区(small single copy,SSC,17053bp),1对相反的序列(inverted repeats sequence,IR,26333bp);共注释到130个基因,其中蛋白编码的基因86个,tRNA基因36个,rRNA基因8个,AT含量占叶绿体基因组的61.83%;共检测到1个正向长重复序列(forward repeat sequence),3个回文长重复序列(palindromic repeat sequence);此外,还检测到了168个简单重复序列(simple sequence repeats,SSR)位点;与蛋白编码基因对应的密码子偏好使用A/T碱基,编码异亮氨酸的密码子(I)使用次数最高,编码半胱氨酸的密码子(C)使用次数最低;最后与7种已报道的伞形科植物叶绿体基因组和2个外类群物种通过最大似然法(maximum likelihood,ML)构建系统发育树,发现红花变豆菜与变豆菜和直刺变豆菜亲缘关系最为密切。结论 红花变豆菜的叶绿体基因组数据为伞形科植物研究提供了更为详细完善的资料,为该物种叶绿体基因工程和系统进化分析提供参考依据。     

红花不同花色变异类型叶绿体基因组特征与系统进化分析

目的 以红花Carthamus tinctorius不同花色变异类型为材料,比较分析其叶绿体基因组结构及其与近缘类群的系统发育关系,为中药材红花种质资源鉴定和群体遗传学研究奠定基础。方法 利用华大MGISEQ-2000PE150测序平台,双末端测序策略对红花不同花色类型全基因组DNA建库测序,用NOVOPlasty组装叶绿体基因组,采用最大似然法(maximum Likelihood,ML)构建系统进化树。结果 红花3种花色变异类型叶绿体基因组全长均为153 114 bp,完全一致,GC值均为37.8%,具1个典型的四分区域结构,包括1个大单拷贝区(large single copy region,LSC)、1对反向重复区(inverted repeats,IR)和1个短单拷贝区(small single copy,SSC),4个区序列长度分别为84 128、25 194、18 598 bp。红花的叶绿体基因组均有130个基因,其中编码蛋白基因、rRNA基因与tRNA基因的数量均为84、8、38个。系统进化分析表明,红花3种花色变异类型聚在一支,与菜蓟族的铺散矢车菊构成一单系分支,具有100%支持率。结论 叶绿体基因组数据支持红花3种花色变异类型来源为同一种,药用植物红花(所在红花属)隶属于菊科菜蓟族的矢车菊亚族。     

卵叶远志叶绿体基因组序列特征与系统发育分析

目的 解析卵叶远志Polygala sibirica叶绿体因组的序列特征和系统发育关系。方法 利用CTAB法提取卵叶远志叶片基因组DNA，通过IlluminaHi Seq平台测序，再用Get Cellelle组装叶绿体基因组，通过MEGA11构建邻接法（neighbor-joining,NJ法）系统发育树。结果 卵叶远志的叶绿体基因组全长165192bp,GC含量为36.70%，共编码124个基因，其中包含8个rRNA基因、42个tRNA基因和74个蛋白编码基因；相对同义密码子使用度显示，67.29%的密码子的使用度>1，密码子偏好A、T结尾；共检测到287个简单重复序列（simple sequence repeats,SSR），其中以单核苷酸重复次数最多，占80.61%，单核苷酸主要由A和T组成，这表明在碱基形成过程中A和T被频繁使用；边界分析显示，9种远志属植物叶绿体基因组边界较为稳定，卵叶远志、香港远志P. hongkongensis、远志P. tenuifolia、瓜子金P. japonica和合叶草P. subopposite基因结构存在相似性；变异分析显示，9种远志属...