梅花草属叶绿体基因组进化分析

叶绿体基因组序列变异和基因组成等特征可有效反映植物类群间的系统发育和进化关系。本研究利用Illumina高通量测序平台对梅花草属（Parnassia）及其近缘属5种植物的叶绿体基因组进行测序和组装,同时基于已发表的近缘种叶绿体基因组信息,对梅花草属叶绿体基因组结构特征、序列遗传变异和蛋白编码基因密码子偏好性比对分析。结果显示：梅花草属叶绿体基因组整体结构较为保守,均为四分体结构;梅花草多个基因出现假基因化,而本属其他物种叶绿体基因组成一致,均编码115个基因;与近缘属物种相比,本属所有物种均丢失rpl16基因的内含子;蛋白质编码基因的非同义/同义替代率比值较低,叶绿体基因可能经历纯化选择作用;密码子偏好性聚类结果与蛋白编码序列重建的系统发育关系结果一致。本研究表明选择压力可能在梅花草属叶绿体基因组蛋白编码基因进化过程中发挥作用,有助于进一步理解梅花草属植物的进化和适应机制。     

桃叶珊瑚属植物的叶绿体基因组结构特征及系统发育分析

为确定桃叶珊瑚属(Aucuba)植物叶绿体基因组的结构及其序列变异,揭示其属下种间亲缘关系,该研究对桃叶珊瑚(A. chinensis)、花叶青木(A. japonica var. variegata)等6种桃叶珊瑚属植物和丝缨花属植物黄杨叶丝缨花(Garrya buxifolia)进行二代测序,利用生物信息学软件对其叶绿体基因组序列进行组装和注释,并进行基本特征分析、序列比较以及系统发育分析。结果表明:(1)桃叶珊瑚属植物叶绿体基因组具典型的环状四分体结构,6条序列全长157 891～158 325 bp,均编码114个基因,包括80个蛋白质编码基因、30个tRNA基因和4个rRNA基因。(2)6种植物叶绿体基因组高频密码子数均为29个,偏好以A/U结尾,确定了这6条序列的最优密码子共100个,包含12个共有的最优密码子。(3)6条叶绿体基因组序列共检测到270条散在重复序列,133条串联重复序列以及412个SSR位点。(4)比较基因组学分析结果表明,该属植物叶绿体基因组序列高度保守。(5)从叶绿体基因组中筛选出10个高变片段。(6)系统发育分析结果显示支持桃叶珊瑚属为一个支持率较高的单系,与丝缨花属关系较近。该研究中的5种桃叶珊瑚属植物以及1种丝缨花属植物的叶绿体基因组均为首次测序组装,揭示了桃叶珊瑚属及其属下种间的系统发育关系,为桃叶珊瑚属植物的分类鉴定和系统发育提供了参考资料。     

中国热带、亚热带栎属植物花粉形态多样性及其古气候意义

本研究利用扫描电子显微镜对栎属(Quercus L.)植物中18个种[10种属于栎亚属(Quercus),8种来源于青冈亚属(Cyclobalanopsis)]的花粉进行了详细的外壁纹饰研究。这些栎属植物广泛分布于中国热带和亚热带地区。结果显示,落叶类型栎亚属花粉外壁具有瘤状或分散的瘤状纹饰,常绿类型栎亚属花粉具有棒状或聚合棒状纹饰,青冈亚属花粉具有皱波状、刺状或聚合棒状纹饰。花粉外壁纹饰特征可为栎属花粉化石的属内种级分类提供有效的鉴定依据。大量的现代栎属花粉研究显示,具有棒状纹饰的花粉多源自于分布在高海拔地区的常绿类型栎亚属植物,而具有皱波状和刺状纹饰的花粉多来源于相对低海拔地区分布的青冈亚属植物。在古环境重建中,栎属化石花粉的形态多样性不仅可以帮助我们可靠地区分关键地层中的常绿和落叶栎属植物,也可能成为指示不同海拔高度的潜在的古气候指标。     

青冈亚属植物的地理分布

对壳斗科青冈亚属（Quercus subg.Cyclobalanopsis)植物分布区内各地区的分布作了分析和统计。通过分析,认为中国南部、西南部和中南半岛北部,即印度支那植物地区,是青冈亚属植物地理分布的分布区中心。基于其形态、现代分布和地史资料,马来西亚地区分布有许多性状较原始的类群,是青冈亚属原始类的保存中心。青冈亚属植物中有许多地区 特有种,它们的分布区很狭窄,集中分布在加里曼丹、台湾、海南和云南东部部,其产生的原因主要是地理隔离,如海峡、高山等,以及气候和地史的复杂性。青冈亚属植物还存在许多替代现象,如青冈（Q.schottkyana）、赤皮青冈（Ｑ.gilva)和黄毛青冈（Ｑ.delavayi)`、云山青冈（Q.sessifolia)和窄叶青冈（Ｑ.augustinii)为中国－日本分布式和中国－喜马拉雅分布式之间替代。     

丝兰属6种植物叶绿体基因组特征分析

为了理清丝兰属（Yucca）叶绿体基因组特征和序列变异情况,进行丝兰属植物叶绿体比较基因组学分析,并构建基于叶绿体基因组的系统发育树。利用高通量测序技术获得无刺龙舌兰（Y. treculeana）叶绿体基因组序列,结合丝兰属现已发表的叶绿体基因组,使用生物信息学方法对6种丝兰属植物叶绿体全基因组进行基本结构、重复序列、边界收缩与扩张以及序列变异分析等在内的比较基因组学研究,并进行系统发育分析。结果表明：6种丝兰属植物叶绿体基因组大小、基因的类型及数目相近,种间基因组结构比较保守;从丝兰属植物叶绿体基因组中检测到多条重复序列,其中SSR位点多是由单核苷酸、双核苷酸和四核苷酸组成,且偏好使用A、T碱基;根据核酸多态性指数π≥0.008,在6种丝兰属植物叶绿体基因组中筛选出了psbK-psbl-trnS-GCU、rpl20-rps12和ccsA-ndhD 3个高变异区域;基于叶绿体全基因组和LSC+SSC区序列构建的系统发育关系基本一致,确定了6种丝兰属植物间的系统发育关系,其中无刺龙舌兰与克雷塔罗丝兰（Y. queretaroensis）的亲缘关系最近。本研究测序获得了无刺龙舌兰叶绿体基因组,揭示了6种丝兰属植物叶绿体基因组特征和序列变异情况,明确了各物种间的亲缘关系,研究结果可为后续丝兰属植物分子标记开发及系统发育研究提供参考。     

栎属青冈亚属（壳斗科）的叶表皮研究

利用光镜和扫描电镜观察了栎属青冈亚属Quercus subgen. Cyclobalanopsis 48种植物的叶表皮,尤以对叶下表皮的毛被特征观察较为仔细。共观察到8种不同类型的叶表皮毛：单列毛、单毛、乳突、星状毛、溶和星状毛、具柄束毛、多出毛和水母状毛。其中乳突在青冈亚属中较常见,而在壳斗科其他属中仅在石栎属 Lithocarpus 少数种类中有报道;水母状毛首次在壳斗科中发现。毛被可能遵循以下的演化规律：乳突→单毛→星状毛;星状毛依照从简单→复杂的演化途径,分化出各种形态各异和结构复杂的毛系。初步讨论了毛被以及叶表皮其他特征(如毛基细胞和表皮细胞的形态、气孔的类型和密度等)的分类和系统学意义。     

基于叶绿体基因组解析半枫荷系统位置和进化

为明确国家二级保护植物半枫荷与近缘类群的系统发育关系,分析叶绿体基因的适应性进化。该研究利用22个物种的24条叶绿体基因组序列构建最大似然树和贝叶斯树,探讨半枫荷及其近缘类群的系统发育关系,并通过不同模型检测半枫荷与近缘类群的叶绿体编码基因的变异位点与选择压力间的关系。结果表明：(1)半枫荷叶绿体基因组具有133个基因,包括蛋白质编码基因88个(其中11个具有内含子)、tRNA基因37个、rRNA基因8个。(2)半枫荷及其近缘属蕈树属、枫香树属8个物种的叶绿体基因组在序列长度、基因数量及组成、GC含量等方面相对保守,反向重复区与小单拷贝区边界高度保守。小单拷贝区和大单拷贝区的变异程度较高,而反向重复区的变异程度较低。(3)半枫荷与蕈树属、枫香树属物种聚成蕈树科分支,并可划分为3个亚分支,亚分支间或物种间可能存在杂交或不完全谱系分选。(4)适应性进化结果显示,在不同模型下蕈树科分支的物种在ndhA等叶绿体基因受选择约束(纯化选择),位点模型也检测到10个基因的28个位点P大于0.99,这些编码基因变异可能与蕈树科植物适应性分化有关。该研究结果支持半枫荷隶属于蕈树科,蕈树科内物种的叶绿体基...     

楤木属及其近缘类群叶绿体基因组比较与系统发育分析

分别对楤木属（Aralia）和羽叶参属（Pentapanax）各两个物种进行叶绿体基因组测序、组装和注释,并进行结构分析;结合NCBI下载的近缘类群叶绿体组序列,进行系统发育分析。结果显示,4个物种的叶绿体基因组均为环状四分体结构,长度为155 744～156 201 bp,GC含量为38.1%,均包含132个基因,其中蛋白质编码基因87个,rRNA基因8个,t RNA基因37个。边界分析发现IR(Inverted repeat)区均未发生收缩和扩张。SSR(Simple sequence repeat)序列数量在39～43个,多为单核苷酸和二核苷酸重复,位置多在非编码区。序列差异多出现在LSC(Large single copy)和SSC(Small single copy)区的非编码区。最大似然树揭示出两个高度支持的单系分支：第1分支包括羽叶参属、浓紫龙眼独活（Aralia atropurpurea Franch.）、食用土当归（Aralia cordata Thunb.）和东北土当归（Aralia continentalis Kitagawa）;第2分支则均由楤木属物种组成。总体...     

轮叶蒲桃叶绿体基因组特征及系统发育分析

轮叶蒲桃(Syzygium grijsii)系桃金娘科(Myrtaceae)蒲桃属(Syzygium)常绿灌木，其开发前景较好，但其叶绿体基因组特征及系统发育关系尚未有相关报道。为弥补轮叶蒲桃基因组学方面的空缺，该文对轮叶蒲桃的叶绿体基因组进行了系统的研究。运用Illumina高通量测序，并在GetOrganelle平台进行完整组装，同时利用组装好的数据分析轮叶蒲桃叶绿体基因组的结构特征和系统发育关系，其中包括轮叶蒲桃叶绿体基因组结构、功能及特征、密码子偏好性分析、叶绿体基因组的比较分析和系统发育的分析。结果表明：(1)轮叶蒲桃叶绿体基因组大小为158 591 bp,包含129个基因。其中，rRNA基因8个，tRNA基因37个，蛋白编码基因84个。分析检测到39个重复序列和84个SSR位点。(2)密码子偏好性分析发现轮叶蒲桃叶绿体基因组中末端存在对A/U的偏性，使用最多的是编码亮氨酸的密码子。(3)与近缘种比较，轮叶蒲桃的边界长度保守，边界处的基因种类与多个蒲桃属物种相似；轮叶蒲桃叶绿体基因组在LSC和SSC区变异度较大，有45处0.010i<0....     

竹叶青冈学名评注

竹叶青冈为我国南方及中南半岛常绿阔叶林常见树种,为该区域的重要材用树种。中国植物志中文版采用Cyclobalanopsis bambusifolia(Hance)Chun ex Y.C.HsuH.W.Jen作为其学名,但是基源名Quercus bambusifolia Hance由于错误鉴定1857年并未合格发表,随后基于同一模式和不同的模式,这一种加词先后多次被发表,其中涉及多个裸名、晚出同名、新名称、新组合,学名变化复杂,但其正确学名在国际权威植物分类数据库中并未采纳,正确学名在生态学等研究中亦未采用。因此,对竹叶青冈而言,其学名还存在众多疑问。为了澄清该种的学名,作者通过文献考证和标本核实查阅,对竹叶青冈学名变更历史进行追溯并根据最新的《藻类、真菌、植物国际命名法规》(简称墨尔本法规)对各变更学名进行了评述。本研究结果支持Q.neglecta(Schott.)Koidz作为竹叶青冈正确的学名。但由于国内植物学名仍以中国植物志为主要依据,而中国植物志仍采用狭义栎属Quercus s.s.的概念,为避免造成更多学名混乱,竹叶青冈的学名可沿用中国植物志英文版中学名Cyclobalanopsis neglecta,但中文版所采用C.bambusifolia为错误学名,应该弃用。     

猴樟叶绿体基因组特征分析

猴樟(Cinnamomum bodinieri)枝叶含有丰富的精油,是重要的园林绿化树种和经济树种,但目前有关猴樟基因组学的研究报道不多。为揭示猴樟叶绿体基因组特征及系统发育关系,该文基于高通量测序平台进行测序,从头组装了完整的猴樟叶绿体基因组,并对其基因组结构、基因构成及序列重复、密码子使用偏好性以及系统发育进行分析,结合樟亚科主要属物种叶绿体基因组数据构建系统发育树。结果表明:(1)猴樟叶绿体基因组全长152 727 bp,包括一对20 132 bp的反向重复(IRs)区、93 605 bp的大单拷贝(LSC)区和18 858 bp的小单拷贝(SSC)区,总GC含量为39.13%。(2)该基因组共编码127个基因,包括83个蛋白质编码基因(PCGs)、36个转运RNA基因(tRNAs)和8个核糖体RNA基因(rRNAs); 共鉴定出92个SSR位点,其中大部分是A/T组成的单核苷酸重复序列; 密码子适应指数(CAI)为0.166,有效密码子数(ENc)为54.68; 猴樟与近缘种的叶绿体基因组主要在IR区和2个SC区边界上存在一定的差异。(3)24种樟亚科植物的系统发育树显示,猴樟与樟树亲缘关系最近,同时支持了樟属-甜樟属分支(Cinnamomum-Ocotea Clade)、月桂属-新木姜子属分支(Laurus-Neolitsea Clade)、润楠属-鳄梨属分支(Machilus-Persea Clade)的建立。该研究丰富了猴樟遗传资源信息,进一步确定了樟亚科主要属的系统发育地位。     

三种厚朴叶绿体基因组的比较研究

为了深入发掘日本厚朴、厚朴、凹叶厚朴叶绿体基因组差异,筛选厚朴优良性状候选基因,开展三种厚朴的分子遗传研究,该文利用Illumina HiSeq高通量测序平台首次对日本厚朴叶绿体进行测序、组装,并与已有的厚朴、凹叶厚朴叶绿体基因组共同注释,获得三个物种叶绿体基因图谱,筛选出三个基因组中的差异基因,又与同科中11个亲缘物种进行叶绿体基因组比对,构建NJ遗传树。结果表明：(1)日本厚朴叶绿体基因组的Clean Reads为19 791 019,Q30为91.33%,组装后基因组全长160 051 bp, GC含量为39.2%,含tRNA 37个,rRNA 8个。(2)比对分析发现三种厚朴具有相似的IR、LSC和SSC结构,以及GC含量和tRNA数量,但编码基因种类和数量、内含子和外显子的数量和结构等存在差异。(3)日本厚朴的功能基因数目较厚朴、凹叶厚朴分别多6个和4个,主要分布于LSC区和IR区,涉及核糖体大亚基、核糖体小亚基和未知功能基因类群。(4)系统发育分析结果进一步显示日本厚朴与凹叶厚朴亲缘关系较近,其次是厚朴。该研究表明日本厚朴具有更丰富的叶绿体基因组结构、组成和变异特征,是其适...     

白花刺续断野生居群的叶绿体全基因组特征解析

白花刺续断在中国西藏是一种常用的药用植物,但其叶绿体全基因组的相关研究较少。为揭示该物种叶绿体全基因组的基本特征并探讨其谱系遗传结构,该研究利用Illumina测序平台对来自5个野生居群的10个白花刺续断个体进行二代测序,经组装、注释,得到10条完整的叶绿体全基因组序列,并对它们的基因组特征和居群间的谱系进化关系进行了初步研究。结果表明：(1)白花刺续断的叶绿体全基因组大小为155 335～156 266 bp,共注释113个基因,包括72个蛋白编码基因、30个tRNA基因和4个rRNA基因,其叶绿体基因组的大小、结构、GC含量及基因组成等方面在种内高度保守。(2)基因组比较分析表明,白花刺续断变异较大的片段均位于单拷贝区,且IR边界未出现明显的扩张和收缩。(3)群体遗传分析发现,白花刺续断的野生居群具有明显的地理遗传结构,不同居群间在遗传距离与地理距离上具有一定的相关性。研究认为,白花刺续断叶绿体基因组在种内居群水平上比较保守,且叶绿体基因组可在居群水平上揭示物种的地理遗传结构。这为后续开展刺续断属物种群体遗传学和系统发育基因组学研究奠定了基础。     

扁果草叶绿体基因组特征分析

为探讨扁果草(Isopyrum anemonoides)叶绿体基因组特征及该属物种的系统发育关系,采用Illumina Hiseq高通量测序技术,对扁果草进行全基因组测序,组装、注释和完成扁果草叶绿体全基因组图谱绘制。结果显示,扁果草叶绿体全基因组总长161 034 bp,为典型的四分体结构,包含85个蛋白编码基因、37个转运RNA和8个核糖体RNA。共检测到44个散在重复序列和47个简单重复序列。此外,扁果草叶绿体基因组中共包含53 678个密码子,其中编码亮氨酸的密码子最多(5 251个),编码色氨酸的密码子最少(712个)。共线性分析结果显示,扁果草与近缘种叶绿体基因组中不存在倒位或重排现象。系统发育分析表明,扁果草并未与该属的东北扁果草(I.manshuricum)聚在一个分支上,而是与假耧斗菜(Paraquilegia microphylla)有很近的亲缘关系。本研究为开展后续的扁果草属物种鉴定、系统发育研究提供基础资料。     

长爪栘[木衣]叶绿体基因组特征系统发育及密码子偏好性分析

长爪栘[木衣](Docynia longiunguis Q.Luo & J.L.Liu)是我国特有的栘[木衣]属植物,具有较高的食药用价值.对其叶绿体基因组进行分析,有助于阐明栘[木衣]属内的系统发育关系,为长爪栘[木衣]资源的开发利用及进一步研究奠定基础.结合其近缘种云南移[木衣]叶绿体基因组数据,在进行全序列比对后...     

ITS sequences from nuclear rDNA suggest unexpected phylogenetic relationships between Euro-Mediterranean, East Asiatic and North American taxa ofQuercus (Fagaceae)

Nucleotide sequences from the internal transcribed spacer (ITS) regions of the 18S–26S nuclear ribosomal DNA have been studied from ten species ofQuercus (representing four subgenera),Castanea sativa andFagus sylvatica, as a preliminary molecular contribution to the still poorly understood systematics and evolution ofFagaceae. The resulting matrix has been used to calculate pair-wise sequence divergence indices and to construct a maximum parsimony tree forQuercus coding indels as a fifth state. Divergence is greater forQuercus vs.Fagus than forQuercus vs.Castanea. The tree for theQuercus taxa studied reveals two clearly divergent clades. In clade I the evergreen W MediterraneanQ. suber appears in a basal position as sister to more distal deciduous taxa, i.e. the E MediterraneanQ. macrolepis and the E AsiaticQ. acutissima (all formerly united as different sections under the apparently polyphyletic subg.Cerris), andQ. rubra (a representative of the N American subg.Erythrobalanus), forming a pair withQ. acutissima. In clade II the evergreen southeastern N AmericanQ. virginiana is basal and sister to the remaining three branches, i.e. a pair of evergreen Mediterranean taxa withQ. ilex andQ. coccifera (subg.Sclerophyllodrys), the deciduous but otherwise plesiomorphic SE European/SW AsiaticQ. cerris (type species of subg.Cerris), and the related but more apomorphic European pairQ. petraea andQ. robur (subg.Quercus). These results partly conflict with current taxonomic classification but are supported by some anatomical and morphological characters. They document polyphyletic lines from evergreen to deciduous taxa and suggest Tertiary transcontinental connections within the genus.     

湖南壳斗科栎属一新种——德夯栎

该文报道了采自湖南省湘西世界地质公园德夯园区壳斗科栎属一新种——德夯栎(Quercus dehangensis G. X. Chen, D. G. Zhang & B. Z. Wang),根据其壳斗小苞片覆瓦状排列而被归于栎属。德夯栎和巴东栎(Quercus engleriana Seem.)相近,但与巴东栎的区别在于前者植株通常3~5 m高,侧脉7~10对,小枝、叶柄及叶背被覆具鳞片的星状毛,托叶早落。根据IUCN红色名录标准,德夯栎濒危等级为极危(CR)。     

多花海棠叶绿体基因组分析

多花海棠（Malus floribunda Siebold.）是世界范围内广泛栽培的苹果属物种,具有较高的观赏价值和育种意义。对其进行叶绿体基因组比较分析,有利于完善苹果属系统进化以及种质利用的研究内容。基于全基因组测序数据,组装获得一个完整的具有四分体结构的多花海棠叶绿体基因组。该基因组包括大单拷贝区（88 142 bp）、反向重复区B （26 353 bp）、小单拷贝区（19 189 bp）与反向重复区A （26 353 bp）,共计160 037 bp。多花海棠叶绿体全基因组共注释到111个基因,包括78个蛋白编码基因、29个tRNA基因和4个rRNA基因。此外,在其基因组中识别到大量的重复序列,与三叶海棠和变叶海棠略有差异。通过计算相对同义密码子使用度,发现其高频密码子共30种,并且密码子具有偏向A/T结尾的使用模式。种间序列比对、边界分析的结果表明,大单拷贝区序列变异较大,8种苹果属植物SC区与IR区扩张收缩情况整体上较为相似。基于叶绿体基因组序列的系统进化分析,将多花海棠、湖北海棠和变叶海棠聚为一类。多花海棠叶绿体基因组的研究可为今后遗传标记开发与种质资源利用等提供数据支持。