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。     

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...     

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...     

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。     

刺五加特异性DNA条形码筛选、种质资源鉴定及遗传多样性分析北大核心CSCD

刺五加Eleutherococcus senticosus是东北地区道地药材之一。该研究对来源于不同道地产区的3份刺五加的叶绿体基因组进行比较分析并筛选特异性DNA条形码,并基于筛选出的特异性DNA条形码对道地产区的刺五加进行种质资源鉴定和遗传多样性分析。3个不同道地产区的刺五加叶绿体基因组全长为156779~156781 bp,叶绿体基因组呈典型的四分体结构,含有的基因数量均为132个,其中蛋白质编码基因87个,tRNA 37个,rRNA 8个,其叶绿体基因组比较保守。叶绿体基因组序列分析结果表明atpI、ndhA、ycf1、atpB-rbcL、ndhF-rpl32、petA-psbJ、psbM-psbD、rps16-psbK可作为潜在的刺五加特异性DNA条形码。该研究选择序列长度为700~800 bp且易于扩增的atpI和atpB-rbcL片段对道地产区的13个产地184份刺五加样品进行扩增,序列分析结果表明atpI和atpB-rbcL分别能鉴定9、8个基因型,2段序列联合分析形成23个基因型,命名为H1~H23,分布最广和占比最多的单倍型为H10,H2次之;单倍型多样性和核苷酸多样性分别为0.94和1.82×10^(-3),遗传多样性较为丰富;中介邻接网络分析结果显示23种基因型可分为4类,其中,单倍型H2是最古老单倍型,并以H2为中心呈星状辐射,说明其在道地产区发生种群扩张。该研究可为刺五加道地药材遗传品质研究和刺五加的叶绿体基因工程研究奠定基础,进一步加深对刺五加居群的遗传机制研究,为刺五加遗传进化研究提供新思路。     

栽培奇楠沉香叶绿体基因组特征及系统发育分析北大核心CSCD

以栽培奇楠沉香“糖结”叶片为材料,利用高通量测序技术获取其叶绿体基因组,并结合NCBI下载的12个沉香属叶绿体基因组,采用生物信息学方法明确其叶绿体基因组特征及系统发育关系。结果表明,栽培奇楠沉香“糖结”的叶绿体基因组序列长度为174 909 bp,GC量为36.7%,共注释基因136个,其中蛋白质编码基因为90个、tRNA为38个、rRNA为8个。重复序列分析共检测得到80个SSR和124个长重复序列,其中,SSR大部分由A和T碱基重复组成。密码子偏好性分析结果表明AUU是使用次数最多的密码子,密码子倾向使用A和U结尾。沉香属叶绿体基因组比较分析显示,IR区边界相对保守,共获得5个高变异区域:trnD-trnY、trnT-trnL、trnF-ndhJ、petA-cemA、rpl32,可作为潜在的沉香属特异性DNA条形码。选择压力分析结果表明rbcL、rps11、rpl32基因参与正向选择。系统发育分析结果显示栽培奇楠沉香“糖结”和白木香聚为一支(支持率100%),支持国产奇楠沉香种质基原植物为白木香。该研究得到的叶绿体基因组数据可为栽培奇楠沉香的遗传多样性研究和沉香属分子鉴定奠定基础。     

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。     

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。     

党参线粒体和叶绿体微卫星标记的开发及应用

目的 由于不同基原和产地的党参有效成分差异较大,开发党参特异分子标记对于党参种质资源准确鉴定意义重大。方法 该研究应用生物信息学软件Primer 5.0,NTSYS-pc 2.10e,PopGene 32,对小党参Codonopsis minima叶绿体、秦岭党参C. tsinlingensis叶绿体和轮叶党参C. lanceolata线粒体基因组序列进行简单重复序列标记（SSR）位点搜索,利用Primer 5.0软件设计出120对SSR引物,筛选效果好且多态性高的16对cpSSR引物和10对mtSSR引物对20份党参材料进行种间通用性分析。结果 结果显示,分别从基因组序列中搜索到66个cpSSR位点和26个mtSSR位点,其中小党参叶绿体中单核苷酸（86.20%）,二核苷酸（6.9%）,三核苷酸（6.9%）;秦岭党参叶绿体中单核苷酸（83.78%）,二核苷酸（13.51%）,三核苷酸（2.71%）;轮叶党参线粒体中单核苷酸（46.15%）,二核苷酸（53.85%）。聚合酶链式反应（PCR）鉴定结果表明开发的26对SSR引物在党参属内具有很好的适用性。NTSYS-pc 2.10e软件分析显示20份党参材料的遗传相似系数在0.38~1.00,在阈值0.53处分为2个亚群。运用PopGene 32软件对20份党参进行多样性分析并筛选出4对多态性引物,分析发现观测等位基因数（Na）共为12个,有效等位基因数（Ne）为1.362 9~2.605 9个,各位点多态性位点百分率（PPL）均为100%,遗传学参数Ho,He,香浓指数（I）的平均值分别为0.555 8,0.444 2,0.753 2,说明各位点的多态性水平较高。以筛选出的4对引物对20份党参材料进行DNA指纹图谱绘制,发现DNA指纹图谱可将20份材料进行鉴别。结论 该研究可为党参属种间的亲缘关系和种内遗传分化研究提供分子依据。     

枸杞叶绿体基因组密码子偏好性分析

目的 探究枸杞密码子的使用模式及影响因素。方法 基于中国枸杞Lycium chinense、黄果枸杞L. barbarum和白果枸杞L. ruthenicum的叶绿体基因组,利用CodonW 1.4.2软件、Python软件和Excel软件等分析枸杞密码子使用偏性。结果 3个枸杞叶绿体基因组具有相似的密码子使用模式,密码子第3位碱基平均GC含量为25.68%～25.77%;3个枸杞的ENC值均在35以上,表明枸杞叶绿体基因组密码子偏性较弱。ENC-plot、PR2-plot和中性分析结果显示枸杞叶绿体基因组密码子偏性主要受自然选择影响。基于相对同义密码子分析,枸杞植物中共有最优密码子13个。结论 枸杞叶绿体基因组密码子第3位碱基主要以A/T结尾,且密码子偏性主要受自然选择的影响。通过对枸杞植物的聚类分析,揭示了枸杞植物的遗传关系以及枸杞植物密码子使用模式的影响因素,为后续探究枸杞植物的系统发育提供参考。