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...     

怀玉山产三叶青叶绿体基因组特征及其系统进化关系

目的 解析怀玉山产三叶青Tetrastigmahemsleyanum叶绿体基因组信息序列特征和确定其在崖爬藤属的系统位置。方法 用Illumina高通量测序平台Nova Seq6000进行测序获得怀玉山产三叶青叶绿体基因组序列,借助Ge Seq、t RNAscan-SE、MISA、VISTA tools、DNADna SP6.0、JSHYCloud、CodonW1.4.2、Pasteur Galaxy、mafft 7.0、fasttree 2.1.10等生物信息学工具进行序列分析、密码子偏好分析、崖爬藤属基因组比较分析和系统发育研究。结果 怀玉山产三叶青Tetrastigma hemsleyanum叶绿体基因组为共价闭合双链环状分子,长160 165 bp,包含1个大单拷贝区（large single copy region,LSC）、1个反向重复区a(inverted repeat region a,IRa)、1个反向重复区b(inverted repeat region b,IRb)和1个小单拷贝区（small single copy region,SSC）;怀玉山产三叶青叶绿体基...     

黄背草与2种菅属植物叶绿体基因组特征比较及系统发育分析

目的 以黄背草Themeda japonica为试验材料,比较分析其与阿拉伯黄背草T. triandra、中华菅T. quadrivalvis2种同属植物的叶绿体基因组特征及其与近缘物种的系统发育关系。方法 采用Illumina HiSeq高通量测序平台首次对黄背草叶绿体基因组进行测序,使用SPAdes和CpGAVAS2分别对其进行组装和注释,并用Codon W、DnaSP和MISA等对其与2种同属植物进行一系列比较基因组分析,利用最大似然法（maximum likelihood,ML）构建系统进化树。结果 3个叶绿体基因组全长为138 735～138 961 bp,具有典型的四分体结构,共注释出129个基因;黄背草与其同属的2个物种相比,反向重复区（inverted repeats,IR）收缩了2132 bp,大单拷贝区（large single copy region,LSC）扩张了约4000 bp,而小单拷贝区（small single copy region,SSC）变化不大。密码子偏好性分析显示,3个叶绿体基因组相对丰度最大和最小的密码子都相同,同义密码子相对使用丰度略有不同...     

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...     

远志叶绿体基因组序列特征与系统发育分析

目的 解析远志Polygalatenuifolia叶绿体基因组信息序列特征和确定其在远志属的系统位置。方法 获得远志叶绿体基因组序列,借助Ge Seq、Chloroplot、MISA、REPute、Tandem repeats finder、CodonW、Geneious、IRscope、MAFFT7和IQtree2.0.5等生物信息学工具进行序列分析、密码子偏好分析、远志属基因组比较分析和系统发育研究。结果 远志的叶绿体基因组全长165 423 bp,为典型的环状四段式结构;包括1个大单拷贝区（large single copy,LSC;83 699 bp）,1个小单拷贝区（small single copy,SSC;8044 bp）和1对反向重复区（inverted repeats,IRs;36 840 bp）,该基因组共注释到135个基因,包括8个rRNA基因、38个tRNA基因和89个蛋白编码基因。该基因组中共检测到161个SSR位点,223条散在重复序列,90条串联重复序列;亮氨酸（Leu）是远志叶绿体基因组中使用次数最高的氨基酸（10.21%）,同义密码子相对使用频次（RS...     

射干叶绿体基因组结构、序列特征与系统发育分析

目的以射干Belamcanda chinensis为材料,在测序、组装获得叶绿体基因组的基础上,明确其结构、序列特征及系统发育关系。方法利用PE150双末端策略进行建库测序,用NOVOPlasty组装完整的叶绿体基因组,经PCR验证边界,借助生物信息学工具进行序列分析和系统发育研究。结果射干的叶绿体基因组全长为153816bp,大单拷贝区、反向重复区和小单拷贝区的长度分别为83 143、26 214、18 245 bp。射干叶绿体基因组共有133个基因,编码基因、t RNA和r RNA的数量分别为92、38和8;ycf1有2个拷贝,其中一个为假基因。系统发育分析结果表明,7种植物叶绿体基因组在发育树上可分为4组,射干与同为鸢尾科的溪荪聚为一组,支持率达100%。结论射干叶绿体基因组的组装、序列分析和系统发育分析,为该药用植物的遗传结构和遗传多样性研究奠定了基础。     

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。     

基于PacBio测序的对叶百部叶绿体基因组结构及系统发育分析

目的：获得对叶百部Stemona tuberosa高质量叶绿体基因组信息,明确其结构、序列特征,同时确定对叶百部的系统发育地位。方法：采用Illumina NovaSeq 6000和PacBio RSⅡ平台对对叶百部分别进行建库测序,利用生物信息软件将2个测序平台的数据进行混合组装和碱基校正,最终获得高质量叶绿体基因组,随后对其序列特征、重复序列、基因多样性和系统发育进行分析。结果：对叶百部叶绿体基因组大小为154 379 bp,叶绿体基因组结构为典型环状四段式,1对27 074 bp的反向重复区（IR）,1个大小为17 924 bp的小单拷贝区（SSC）和1个82 307 bp的大单拷贝区（LSC）,平均鸟嘌呤和肥嘧啶所占的比率（GC）含量为37.86%;共注释得到121个基因,包括30个tRNA基因,4个rRNA基因和87蛋白编码基因,其中6个tRNA基因和12个蛋白质编码基因中存在内含子;对叶百部叶绿体基因组中共发现49个长重复序列和59个单核苷酸简单重复序列（SSR）;4个百部属的叶绿体基因组比较分析表明ycf1和ndhF基因具有高度多样性;基于叶绿体基因组构建的系统发育树与对...     

单叶铁线莲叶绿体基因组的序列特征与系统发育分析

目的 以药用植物单叶铁线莲Clematishenryi叶片为材料,在高通量测序、组装和序列分析的基础上,明确叶绿体因组的序列特征和系统发育关系。方法 利用CTAB法提取叶片基因组DNA,通过NovaSeq6000平台测序,再用NovoPlasty组装叶绿体基因组,借助PhyML生成系统发育树。结果 单叶铁线莲的叶绿体基因组全长159707bp,GC值为38.0%,大单拷贝区、小单拷贝区和反向重复序列的长度分别为79 449、18 100、31 079 bp;单叶铁线莲的叶绿体基因组总共有基因137个,其中蛋白质编码基因、tRNA、rRNA的数量分别为91、36、8,另有2个假基因,分别为Ψycf1和ΨinfA。序列比对结果表明,单叶铁线莲与牯牛铁线莲叶绿体基因组的相似性最高,达99.6%;共检测到41个SSR,其中40个为单核苷酸重复,1个为三核苷酸重复。系统发育分析结果表明,单叶铁线莲与牯牛铁线莲和大叶铁线莲聚于一组,支持率达100%。结论 单叶铁线莲叶绿体基因组的组装、序列分析和系统发育分析,为该药用植物的遗传结构和遗传多样性研究奠定了基础。     

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。     

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。     

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。     

基于高通量测序的菜头肾叶绿体基因组的组装及序列分析

目的以药用植物菜头肾Championella sarcorrhiza为材料,对其叶绿体基因组进行组装和序列分析,为进一步开展菜头肾遗传与鉴定学研究奠定基础。方法采用高通量测序技术首次对菜头肾叶绿体基因组进行测序,以板蓝叶绿体基因组为参考,进行特征分析和聚类关系研究。结果生物信息学分析表明,菜头肾叶绿体基因组总长为144 713 bp,具有典型的被子植物叶绿体基因组环状四分体结构,GC含量为38.35%;共注释得到129个基因,包括84个蛋白编码基因,37个tRNA基因和8个rRNA基因;蛋白编码基因对应的密码子偏好使用A/T碱基。系统发育研究表明,菜头肾与板蓝亲缘关系最近,提示它们在进化上具有共线性。结论建立了适于菜头肾植物完整叶绿体基因组组装及其特征分析的方法,为菜头肾的鉴定、系统发育研究奠定了基础。     

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。     

密花香薷叶绿体基因组结构及系统进化分析

目的 基于高通量测序获得药用资源植物密花香薷Elsholtzia densa叶绿体基因组序列,分析了叶绿体基因组结构及特征,为研究密花香薷资源分类及系统进化奠定了基础.方法 以密花香薷叶片为材料,利用改良的CTAB法提取DNA;采用二代测序技术Illumina NovaSeq平台对叶绿体基因组进行测序;以广藿香叶绿体基...     

刺果甘草全基因组Survey及叶绿体基因组特征分析＊

目的 基于基因组Survey分析对刺果甘草Glycyrrhiza pallidiflora Maxim.基因组大小和杂合率进行估计，并通过叶绿体基因组序列特征对其在甘草属Glycyrrhiza L.中的系统发育位置进行研究。方法 使用二代测序技术对刺果甘草进行测序，采用K-mer方法对测序reads进行分析，估算刺果甘草基因组大小和杂合率，使用生物信息学方法进行叶绿体基因组组装、注释和系统发育分析。结果 Survey分析结果显示其基因组大小约为577.82 Mb，杂合度约为0.31%，重复序列比例约为53.72%。叶绿体基因组长度为127，267 bp，不具有典型的四分体结构，总GC含量为34.32%，包含110个基因，其中76个蛋白质编码基因，30个tRNA基因和4个rRNA基因。系统发育分析表明，刺果甘草与圆果甘草G. squamulosa Franch.亲缘较接近。结论 刺果甘草存在低杂合和重复序列较多的特点，为了更好地对全基因组进行序列拼接和组装，可尝试采用三代测序结合二代测序的分析策略进行基因组组装；刺果甘草叶绿体全基因组比对和系统发育分析，为后续开展甘草属遗传多样性研究和分子鉴定标记筛选提供了重要依据。