旋覆花、湖北旋覆花和线叶旋覆花的叶绿体基因组比较分析和系统发育研究

旋覆花、湖北旋覆花和线叶旋覆花均为菊科旋覆花属药用植物,其中湖北旋覆花为我国特有。为分析比较旋覆花属3个物种的基因组序列差异,进而为该属植物分子鉴别和种质资源开发提供科学依据,本文采用二代测序技术对旋覆花属3个物种的总DNA进行测序,使用NOVOPlasty成功组装了完整的叶绿体基因组,然后用CPGAVAS2对3个基因组的基因组成及重复序列进行了分析比较。最后用RAxML对旋覆花属3个物种及其近缘物种进行了系统发育分析。结果显示,旋覆花、湖北旋覆花和线叶旋覆花的叶绿体基因组全长分别为150 754、150 909、150 812 bp,均由一个大的单拷贝区(LSC)(82 427、82 552、82 474 bp),一个小的单拷贝区(SSC)(18 431、18 453、18 434 bp)和一对反向重复序列(IRs)(24 948、24 952、24 952 bp)组成。基因组注释结果显示, 3个物种均共编码111个不同基因,包括79个蛋白编码基因、28个tRNA基因和4个rRNA基因。旋覆花、湖北旋覆花和线叶旋覆花叶绿体基因组G/C含量分别为37.72%、37.71%、37.71%...     

尾花细辛与花叶细辛叶绿体基因组比较及系统发育分析

本研究通过Illumina高通量测序技术对细辛属药用植物尾花细辛(Asarum caudigerum Hance)和花叶细辛(A. cardiophyllum Franchet)进行了叶绿体基因组测序,利用生物信息学分析方法进行组装、注释和结构特征分析,并与已发表的12个马兜铃科植物叶绿体基因组进行了系统发育分析。结果显示,尾花细辛和花叶细辛叶绿体基因组全长为186 215～186 985 bp,大单拷贝区(LSC)长度为89 445～90 169 bp,两个反向互补重复区(IRs)长48 387～48 408 bp。两者叶绿体基因组中的GC含量为37.4%～37.5%,共注释到144个基因,包括98个蛋白编码基因(PCGs), 38个tRNA基因和8个rRNA基因。此外,在细辛属叶绿体基因组中检测到复杂的基因组重排现象;同时,对序列的离散型进行可视化评估表明,非编码区变异水平高于编码区。系统发育结果显示,尾花细辛与长毛细辛聚为一支,花叶细辛、汉城细辛、A. misandrum和A. maculatum则聚为一支,且这两支互为姊妹关系。本研究为细辛属物种分子鉴定、系统发育及分子植物育种...     

细茎石斛叶绿体全基因组序列特征及系统发育分析

细茎石斛是药用石斛的重要来源,也是正品枫斗的主要来源之一。本研究利用Illumina高通量测序技术对细茎石斛叶绿体全基因组进行测序,完成了其物理图谱绘制和基因组结构特征解析,并与近缘物种进行了比较和系统发育分析。细茎石斛叶绿体基因组全长为150 754 bp,两个反向互补重复区(IRs)长25 906 bp,大单拷贝区(LSC)和小单拷贝区(SSC)长度分别为84 818 bp和14 124 bp。共注释到123个基因,包括77个蛋白编码基因、38个tRNA基因和8个rRNA基因,其中17个基因含有内含子。生物信息学分析获得53个SSR位点,大多数位点具有A-T碱基偏好性。采用33条石斛属植物的叶绿体基因组序列构建系统发育树,结果显示细茎石斛复合种中的物种聚在同一个大支,说明其亲缘关系较近。本研究为细茎石斛的鉴定、细茎石斛复合种系统发育关系及其本草基因组学研究提供理论基础。     

大叶百两金和细柄百两金叶绿体全基因组解析及系统发育分析

百两金Ardisia crispa (Thunb.) A. DC.为传统苗药药材,在治疗咽喉痛、扁桃腺炎、肾炎水肿及跌打风湿等方面具有显著疗效。大叶百两金Ardisia crispa var. amplifolia和细柄百两金Ardisia crispa var. dielsii是百两金的变种,两者在物种进化关系及分类鉴定方面存在争议。本研究利用Illumina平台测序获取两者叶绿体全基因组序列,对其进行组装、注释和特征分析,采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,同时下载报春花科Primulaceae和紫金牛科Myrsinaceae植物叶绿体全基因组序列信息构建系统发育树解析其系统发育关系。结果表明大叶百两金和细柄百两金完整叶绿体基因组序列全长156 749 bp、156 748 bp,均注释到基因132个,其中蛋白质编码基因87个;密码子偏好性A/U大于G/C;基因组比较分析中两者在rps15和rpoB基因编码区存在差异,为两者分子鉴定提供新的位点;与同属物种相比较叶绿体基因组中ycf1、ycf2、rpoC1、ycf3、petD及rpl16等基因编码区存在差异,可...     

红花龙胆叶绿体基因组特征及适应性进化分析

红花龙胆(Gentiana rhodantha)为特色苗族药材,在治疗湿热黄疸、小便不利、肺热咳嗽等方面具有显著疗效,但在物种进化关系及分类鉴定方面存在争议。本研究对红花龙胆叶绿体基因组进行了二代、三代测序,并分析其结构特点及适应性进化分析。结果表明,红花龙胆叶绿体基因组全长148 844 bp,大单拷贝区(LSC) 80 076 bp、小单拷贝区(SSC) 17 596 bp和反向重复区(IR) 25 586 bp, GC含量37.75%。共注释到124个基因,包括80个蛋白编码基因(CDS)、36个tRNA基因和8个rRNA基因;红花龙胆叶绿体基因组密码子偏好性较弱,影响因素主要是自然选择,最优密码子为CUU、UCU、UCA、CCA、ACU; MISA共发现169个SSR,其中单核苷酸重复最多(114个,67.50%),其次是二核苷酸重复(43个, 25.44%);与同组及同属其他物种相比,红花龙胆叶绿体基因的Ka/Ks值基本小于1,表明在长期的进化过程中受到了较强的纯化选择,存在进化事件的光合作用基因psaI和表达相关基因rpl22、rps11出现组间差异,且系统发育分析结果支持...     

三种石豆兰属药用植物的叶绿体基因组比较分析及其在物种鉴定中的意义

石豆兰属(Bulbophyllum)植物具有极高的观赏和药用价值,然而有关其系统发育关系和物种鉴定仍缺乏研究。因此,本研究对石豆兰属3种药用植物(赤唇石豆兰、长足石豆兰、富宁卷瓣兰)的叶绿体基因组进行了测序分析,并以此为基础开展了相应研究。经组装注释后发现,石豆兰属植物叶绿体基因组共编码108个基因,其中蛋白质编码基因74个、转运RNA基因30个、核糖体RNA基因4个。基于mVISTA和节点处比较分析发现,石豆兰属植物叶绿体基因组结构较为保守,差异主要存在于非编码区。系统进化分析表明,石豆兰属与石斛属亲缘关系最近。SSR分析显示单核苷酸重复数目最多,且大部分SSR位点存在于基因间隔区。此外,对非编码序列进行比较分析,共筛选出10个高变序列,其中psbI-trnS、psbC-trnS、clpP-ex1-psbB、psaJ-rpl33、rpl33-rps18这5个非编码区序列的组合,具有最高的序列变异度,可用于石豆兰属药用植物的鉴定研究。综上可知,本研究通过对石豆兰属植物叶绿体基因组的比较分析,为系统发育关系和物种鉴定提供了理论依据。     

美丽芍药叶绿体全基因组解析及系统发育分析

本研究利用Illumina HiSeq X Ten测序平台对芍药属药用植物美丽芍药进行了叶绿体全基因组测序,通过生物信息学分析方法进行序列组装、注释和特征解析,并将其与芍药属其他11种植物的叶绿体全基因组进行了比较基因组学和系统发育分析。结果显示,美丽芍药叶绿体基因组全长152 731 bp, GC含量为38.4%,具有被子植物叶绿体基因组典型的四分体结构,包括一个大单拷贝区(large single copy, LSC)、一个小单拷贝区(small single copy, SSC)和一对反向重复区(inverted repeat sequence, IRa/IRb),长度分别为84 402、16 969和25 680 bp;共注释得到136个基因,包括90个蛋白编码基因, 38个tRNA基因和8个rRNA基因,其中7个蛋白编码基因、7个tRNA基因和4个rRNA基因分别在反向重复区发生了一次重复;此外,在美丽芍药叶绿体基因组中共检测出28个散在重复序列(dispersed repeats)、10个串联重复序列(tandem repeats)和64个简单重复序列(simple seq...     

大黄药材基原物种叶绿体基因组分析与特异DNA条形码开发

大黄是我国常用大宗药材之一,其基原植物为唐古特大黄、药用大黄和掌叶大黄。不同基原的大黄药材活性成分和药效存在差异,为快速准确鉴定大黄药材3个基原物种,本文利用Illumina高通量测序技术对大黄药材基原物种叶绿体基因组进行测序,完成其组装注释与结构特征解析,并基于叶绿体基因组高变区开发精准鉴别大黄药材3个基原物种的特异DNA条形码,最后进行验证。结果如下:唐古特大黄、药用大黄和掌叶大黄叶绿体基因组全长分别为161 039 bp、161 093 bp和161 136 bp,呈典型四分体结构,均编码131个基因,包括86个蛋白质编码基因、37个tRNA基因和8个rRNA基因。基于高变区设计的5对引物均可对42份样品有效扩增,测序结果分析证明rps16-trnQ、psaA-ycf3、psbE-petL、ndhF-rpl32与trnT-trnL均可作为特异DNA条形码准确鉴定唐古特大黄、药用大黄和掌叶大黄。本文可为大黄药材3个基原物种分类鉴定、保证大黄药材临床用药安全及规范大黄药材市场提供依据。     

基于叶绿体全基因组序列的双峰法鉴定粗茎秦艽及其近缘物种

粗茎秦艽Gentiana crassicaulis Duthie ex Burk.为中药“秦艽”的基原植物之一,而同为龙胆属秦艽组的西藏秦艽Gentiana tibetica King ex Hook. f.、粗壮秦艽Gentiana robusta King ex Hook. f.为其近缘的非国家药典品种。因存在较大的种内形态变异,粗茎秦艽与西藏秦艽、粗壮秦艽间表现出较高的形态相似性,且存在一定的同域分布,为粗茎秦艽的鉴定带来了一定的难度。为有效鉴定中药秦艽国家药典品种粗茎秦艽与其近缘的非药典品种,本文基于前期测定的粗茎秦艽、粗壮秦艽叶绿体基因组序列,首次测定西藏秦艽叶绿体基因组序列,筛选分子标记并构建这三个物种的分子鉴定方法。结果如下:(1)获得西藏秦艽叶绿体基因组序列,长度为148 765 bp,大单拷贝区(LSC)、小单拷贝区(SSC)分别为81 163 bp和17 070 bp,反向重复区(IR)为25 266 bp;(2)粗茎秦艽、西藏秦艽、粗壮秦艽的叶绿体基因组结构一致;粗茎秦艽与西藏秦艽的重复序列、SSR分布情况一致,两个物种间叶绿体基因组变异位点数仅为9;(3)筛选同...     

八角枫及其亚种叶绿体基因组序列结构及系统发育分析

八角枫为八角枫科Alangiaceae八角枫属Alangium常用药用植物,是贵州特色苗药之一,该属植物分化强烈、形态变异复杂,各药材活性成分和药效存在显著差异。本文利用Illumina高通量测序技术对八角枫亚种(稀花八角枫、伏毛八角枫)和毛八角枫叶绿体基因组进行测序,完成其组装注释与结构特征解析,并从NCBI下载同属植物八角枫、高山八角枫进行基因组比较分析。最后,选择NCBI中已发表的与八角枫科亲缘关系较近的物种进行系统发育树构建。结果如下:稀花八角枫、伏毛八角枫和毛八角枫叶绿体基因组全长为156 670、156 672、156 871 bp,为典型的四段式结构,均包含1个长单拷贝区(LSC)、1个短单拷贝区(SSC)及2个反向重复区(IRa和IRb)。均注释到133个基因,其中包括88个蛋白编码基因、37个tRNA基因和8个rRNA基因。叶绿体基因组中均发现了正向重复、回文重复和反向重复3种类型的长重复序列和SSR位点。基因组比较分析表明5个物种边界过渡区域存在多样性,叶绿体基因组未发现重排或倒置,在ndhA、ycf1、rpl16、ycf2及petD等基因的编码区存在显著差异,这些...     

Genome sequencing reveals mechanisms for heavy metal resistance and polycyclic aromatic hydrocarbon degradation in Delftia lacustris strain LZ-C

Strain LZ-C, isolated from a petrochemical wastewater discharge site, was found to be resistant to heavy metals and to degrade various aromatic compounds, including naphenol, naphthalene, 2-methylnaphthalene and toluene. Data obtained from 16S rRNA gene sequencing showed that this strain was closely related to Delftia lacustris. The 5,889,360 bp genome of strain LZ-C was assembled into 239 contigs and 197 scaffolds containing 5855 predicted open reading frames (ORFs). Among these predicted ORFs, 464 were different from the type strain of Delftia. The minimal inhibitory concentrations were 4 mM, 30 µM, 2 mM and 1 mM for Cr(VI), Hg(II), Cd(II) and Pb(II), respectively. Both genome sequencing and quantitative real-time PCR data revealed that genes related to Chr, Czc and Mer family genes play important roles in heavy metal resistance in strain LZ-C. In addition, the Na⁺/H⁺ antiporter NhaA is important for adaptation to high salinity resistance (2.5 M NaCl). The complete pathways of benzene and benzoate degradation were identified through KEGG analysis. Interestingly, strain LZ-C also degrades naphthalene but lacks the key naphthalene degradation gene NahA. Thus, we propose that strain LZ-C exhibits a novel protein with a function similar to NahA. This study is the first to reveal the mechanisms of heavy metal resistance and salinity tolerance in D. lacustris and to identify a potential 2-methylnaphthalene degradation protein in this strain. Through whole-genome sequencing analysis, strain LZ-C might be a good candidate for the bioremediation of heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons.

     

重楼属药用植物DNA条形码鉴定研究

为评价DNA条形码候选序列对重楼属药用植物的鉴定作用, 探讨重楼属药用植物鉴定新方法, 本研究对重楼属11个物种17份样品的psbA-trnH、rpoB、rpoC1、rbcL、matK和核ITS2序列进行PCR扩增和测序, 比较各序列扩增和测序效率、种内和种间变异, 进行barcoding gap分析, 采用BLAST1和Nearest Distance方法评价不同序列的鉴定能力。结果显示, ITS2序列在所研究的重楼属药用植物中的扩增和测序效率均为100%, 其种内种间变异、barcoding gap与其他DNA条形码候选序列相比具有明显的优势, ITS2序列在重楼属中的鉴定成功率达到100%, 而生物条形码协会 (CBOL) 植物工作组推荐的matK和rbcL序列的鉴定成功率分别为52.9% 和5.9%, 二者联合鉴定能力没有提高, 对于ITS2序列扩大至29个物种67份样品依然具有100%的鉴定成功率。实验结果表明, ITS2序列能够准确鉴定重楼属药用植物, 可以作为潜在的药用植物通用条形码序列。     

厚朴提取物长期灌胃对小鼠肾脏的损害作用

目的：观察长期服用厚朴甲醇提取物对小鼠肾脏的损害作用。方法：厚朴提取物混悬液0．5ml／鼠(相当于原药材0.25g)给小鼠灌胃，每天1次，于给药后0、1、2、3个月时称体重；用RP—HPLC法测定24h尿、血、肾脏厚朴酚、和厚朴酚量；检查肾功能指标并行肾组织病理学检查。另设生理盐水、空白混悬液对照组。结果：小鼠体重未见明显改变，药物在肾脏排出的半衰期增加1h以上，血清肌酐、尿素氮和补体3及尿蛋白均增加，病理学检查有明显病理改变。结论：长期服用厚朴对小鼠肾脏具有损害作用，肾损害程度与鼠体内厚朴酚、和厚朴酚的浓度呈正相关。     

厚朴及其伪品的鉴别

目的对正品厚朴及伪品厚朴进行鉴别比较.方法采用性状、显微结构、薄层色谱等方法进行鉴别.结果正品与伪品厚朴两者内在鉴别特征差异较大.结论为正品及伪品厚朴的鉴别,为安全用药提供试验依据.     

基于核糖体rDNAITS序列变异探讨巴戟天道地性

本文应用PCR测序技术,对不同产地巴戟天(Morinda officinalis How)的rDNA ITS区片段进行检测,ITS全序列为567 bp,G/C含量为64.5%。本研究共获得17个单倍型,各单倍型呈高水平的树状演化,来自广东群体的单倍型显示是扩张的源头。分子变异等级分析(AMOVA)的计算结果显示,群体间变异占变异的比例(56.65%)大于群体内变异(43.35%),FST值为0.566 5,各群体间出现遗传分化。Mantel检验结果也显示基因流水平与地理距离呈正相关关系(R2=0.721 1),表明巴戟天群体间的亲缘关系与地理分布有较好的相关性。本研究为探讨巴戟天道地药材形成的分子机制以及谱系地理学的研究奠定基础。     

正交设计法优选黔北产厚朴药材的提取工艺

目的通过正交试验研究黔北产厚朴中厚朴酚和和厚朴酚的提取工艺。方法以超声时间、加甲醇量、甲醇体积分数为考察因素,以厚朴酚和和厚朴酚总含量为考察指标,对提取条件进行优选。结果最佳提取工艺为超声40min,甲醇量为25mL,甲醇为纯甲醇。结论优选的工艺稳定、可行、省时,可在制订厚朴药材提取工艺时参考。     

厚朴的提取方法及质量分析考察

目的以厚朴酚、和厚朴酚为含量测定指标,寻找厚朴最为有效的提取方法。方法采用甲醇冷浸法、乙醇热回流法、超临界CO2萃取法(CO2supercritical fluid extraction)对厚朴药材进行提取,利用HPLC法对各提取物中厚朴酚、和厚朴酚的含量进行测定。结果超临界CO2萃取的提取物中厚朴酚、和厚朴酚的含量最高,质量分数分别为2.00%、2.79%,分别是甲醇冷浸法、乙醇热回流法的2.5倍、4倍。结论运用超临界CO2萃取法能对厚朴进行高效率的提取,HPLC法能简便、准确地测定提取物中厚朴酚、和厚朴酚的含量。