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。     

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。     

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。     

桔梗叶绿体比较基因组学分析及系统发育研究

目的 以桔梗Platycodon grandiflorus为材料,分析其叶绿体基因组特征,探究不同地区桔梗叶绿体基因组的差异及桔梗科其他物种的系统发育关系。方法 利用Illumina NovaSeq测序平台对桔梗叶绿体全基因组进行测序,完成其组装、注释和特征分析,采用生物信息学方法对不同地区桔梗进行比较基因组分析和系统发育分析。结果 桔梗叶绿体基因组全长172 770 bp,呈现典型的环状四分体结构,总GC含量为38.10%,注释到139个基因,其中蛋白质编码基因95个,核糖体RNA 8个和转运RNA 36个。经序列分析鉴定出139个SSR位点,大部分重复由A和T组成。该叶绿体基因组密码子偏好性A/U大于G/C。边界分析表明,不同地区桔梗的JLA边界区域存在差异。对比不同地区桔梗叶绿体基因组序列发现21个变异区间,包括ycf1、psbC、rps18和rpoB等编码区以及rpl32-trnL、trnS-psbZ和trnN-ycf1等非编码区。基于最大似然法（maximum likelihood method,ML）对桔梗及其他17种桔梗科植物进行系统发育分析,发现桔梗科物种形成一个单系群,各属物种聚为一束,支持率达100%。结论 桔梗科物种聚为一支与传统相符合,不同地区桔梗叶绿体基因组序列存在显著差异,为后期开展分子鉴定及群体遗传学研究提供提供科学依据。     

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...     

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。     

牛茄子叶绿体全基因组特征及系统发育分析

目的 以牛茄子Solanum capsicoides新鲜叶片为材料,对叶绿体基因组序列进行组装、注释和分析,探究牛茄子的序列特征和同属其他物种的系统发育关系。方法 基于Illumina HiSeq高通量测序,获得牛茄子完整叶绿体基因组序列,利用生物信息学方法进一步对其功能及特征、密码子偏好性、IR区域边界、核苷酸多样性、系统发育关系进行分析。结果 牛茄子叶绿体基因组全长为155 465 bp,为典型的四分体结构,总GC含量为37.85%,其中大单拷贝区、小单拷贝区和反向重复序列的长度分别为88 265、18 462、24 369 bp;共编码131个基因,包括86个蛋白编码基因、37个tRNA基因、8个rRNA基因。简单重复序列检测表明,叶绿体基因组包括51个SSR位点,其中以A和T组成的单核苷酸重复次数最多,占45.1%。密码子偏好性分析表明,亮氨酸是使用频率最高的氨基酸,AUU是使用次数最多的密码子,密码子偏向使用A/U结尾。属内叶绿体基因组比较分析显示,IR边界区域相对保守,但仍存在部分基因扩张和收缩等现象;核苷酸多样性分析获得了4个高突变热点：trnQ-psbK、psbF-psbE、clpP、ycf1,可作为物种鉴定和遗传多样性研究的潜在特征。系统发育分析显示牛茄子和喀西茄的亲缘关系更近,存在姐妹关系。结论 牛茄子叶绿体基因组的组装和系统发育分析,为茄属植物的分类和群体间遗传多样性的研究提供理论依据。     

鬼针草及其近缘种的分子鉴定和亲缘关系研究

目的 构建鬼针草Bidens pilosa及其与近缘种之间系统发育关系,准确鉴别鬼针草及其近缘种。方法 提取鬼针草及其近缘种DNA,对核基因ITS片段和叶绿体基因psbA-trnH序列扩增和测序,计算物种种内、种间Kimura 2-parameter （K2P）遗传距离。采用最近距离、相似性搜索、构建Neighbor-joining（NJ）系统聚类树3种方法进行鉴定分析。结果 ITS和psbA-trnH分子系统树支持鬼针草不同居群样本聚为一单系分支,支持率为79%和87%;其中,鬼针草与白花鬼针草构成一单系分支,金盏银盘与婆婆针构成姐妹群分支,上述两分支ITS和联合数据支持率均为100%;狼把草与柳叶鬼针草、大狼把草构成一单系分支（ITS和联合数据支持率为100%,psbA-trnH数据支持率为96%）。鬼针草及其近缘种种间ITS和psbA-trnH序列的遗传距离为0.007 94～0.128 80和0.005 18～0.074 52,均远大于鬼针草种内遗传距离0～0.001 59和0～0.002 52。结论 鬼针草与白花鬼针草亲缘关系最近,金盏银盘与婆婆针构成姐妹群关系,狼把草与柳叶鬼针草、大狼把草亲缘关系较近。ITS和psbA-trnH序列可以准确鉴别鬼针草及其近缘种。     

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...     

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...     

毛重楼叶绿体基因组序列特征及其系统发育分析

目的获取毛重楼Parismairei叶绿体基因组信息特征并对其系统位置进行研究。方法采用Illumination测序技术对毛重楼叶绿体基因组进行测序,对其进行组装、注释和特征分析,并构建最大似然(maximumlikelihood,ML)系统发育树。结果毛重楼叶绿体基因组大小为163 918 bp,总GC含量为37.05%,大单拷贝区(large single-copy,LSC)、小单拷贝区(smallsingle-copyregion,SSC)分别为84173、13054bp,反向互补重复区(invertedrepeats,IR)大小为33296bp,共编码113个基因,包括79个蛋白质编码基因,30个t RNA基因和4个r RNA基因。在系统进化树中,重楼属Paris L.与藜芦科(Melanthiaceae Batsch ex Borkh.)关系较近,与百合科(Liliaceae Juss.)关系较远。结论 LSC区和SSC区序列变异高于IR区;相较于重楼属,毛重楼与蚤休组的亲缘关系最近,应将毛重楼归属为蚤休组;相较于百合科,毛重楼与藜芦科藜芦属亲缘关系更近,应将蚤休组从百合科中独立,归属为藜芦科。     

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。     

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。     

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。     

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...