红花变豆菜叶绿体基因组结构及同属种间关系研究

红花变豆菜（Sanicula rubriflora F. Schmidt）是有药用价值的植物,全株干燥后与其他药用同属植物易混淆,种间关系存在争议,通过高通量测序技术对红花变豆菜叶绿体基因组测序,利用生物信息学方法对测序数据进行拼接、注释,首次报道红花变豆菜叶绿体基因组结构及特点,利用叶绿体基因组数据,提供种间分类新证据,并且分析相关类群的进化关系。S. rubriflora叶绿体基因组序列的长度为155 721 bp,其中包括一个85 981 bp的大单拷贝区（large single copy,LSC）和一个17 060 bp的小单拷贝区（small single-copy region,SSC）,它们被两个26 340 bp的反向重复区（inverted repeat sequence,IRs）隔开。红花变豆菜叶绿体基因组GC含量为38.20%,包含129个基因,其中84个蛋白质编码基因,37个tRNA基因和8个rRNA基因。红花变豆菜叶绿体基因组结构具有高度保守性,其中编码基因共有51 907个密码子,最多编码5 095个亮氨酸,最少编码689个色氨酸,简单重复序列分析共发现32个位点,大多数是单碱基重复的A/T类型。叶绿体基因组聚类结果支持天胡荽亚科（Hydrocotyloideae）是伞形科（Umbelliferae）内比较原始的类群;变豆菜亚科（Saniculoideae）和芹亚科（Apioideae）为姊妹类群,是伞形科较进化的类群;变豆菜属植物是一个相对自然的类群;红花变豆菜与黄花变豆菜（S. flavovirens）为近缘姊妹种,但是两者形态和地理分布差异较大。该研究结果为变豆菜属属下种间鉴定及其种间演化奠定基础。     

金莲花叶绿体基因组测序及特征分析

金莲花(Trollius chinensis)是毛茛科的一种药用及观赏植物,采用Illumina HiSeq2500高通量技术对其全基因组DNA测序,建立126 bp DNA小片段文库,以大兔葵(Megaleranthis saniculifolia)叶绿体基因组为参考,通过BLASTN比对提取后用CLC Genomics Workbench软件组装得到金莲花叶绿体全基因组序列,并对其特征进行分析。结果表明,金莲花叶绿体基因组全长160 191 bp,具有典型的被子植物叶绿体基因组环状四分体结构,两个反向互补重复序列(inverted repeat, IRA和IRB)的长度均为26 632 bp,大单拷贝区(large single copy, LSC)和小单拷贝区(small single copy, SSC)的长度分别为88 522 bp和18 405 bp;注释得到131个基因,包括85个蛋白质编码基因,36个tRNA基因,8个rRNA基因和2个假基因,其中18个基因包括一个或两个内含子;共检测到231个简单重复序列(short simple repeat, SSR)。此叶绿体基因组已在GenBank注册,序列号为KX752098。本研究为金莲花叶绿体分子标记研究提供了理论依据,有助于促进该物种分子育种、进化分析和系统发育的研究。     

极小种群濒危植物广西火桐、丹霞梧桐的叶绿体基因组特征

广西火桐(Firmiana kwangsiensis)和丹霞梧桐(F. danxiaensis)是我国南方特有物种, 其分布范围狭窄, 种群数量少。为了解其叶绿体基因组结构及系统发生关系, 本文通过高通量测序方法获得广西火桐和丹霞梧桐的浅层基因组数据, 通过生物信息学方法对叶绿体全基因组进行组装, 并对其结构特征进行分析。结果表明: 广西火桐和丹霞梧桐的叶绿体基因组大小分别为160,836 bp和161,253 bp, 具有典型被子植物叶绿体基因组环状四分体结构, 包含长度分别为89,700 bp、90,142 bp的大单拷贝区(large single copy, LSC), 长度分别为19,970 bp、20,067 bp的小单拷贝区(small single copy, SSC)及长度分别为25,583 bp、25,522 bp的2个反向重复序列区(inverted repeat sequence, IR)。两个物种的叶绿体基因组共注释得到131个基因, 包括86个蛋白编码基因、37个tRNA基因和8个rRNA基因。广西火桐的叶绿体基因组中共检测出26个正向重复序列、2个反向重复序列、21个回文重复序列、21个串联重复序列和98个简单重复序列; 丹霞梧桐叶绿体基因组中共检测出23个正向重复序列、5个反向重复序列、21个回文重复序列、30个串联重复序列和107个简单重复序列。系统发生分析结果表明5种梧桐属(Firmiana)植物构成两个强烈支持的分支(支持率100%), 一个分支为广西火桐、美丽火桐(F. pulcherrima)和火桐(F. colorata), 其中广西火桐与美丽火桐构成姐妹群; 另一分支是互为姐妹群的丹霞梧桐和云南梧桐(F. major)。综上所述, 广西火桐和丹霞梧桐的叶绿体基因组结构、基因排列及重复序列具有较高的相似性, 系统进化树将5种梧桐属物种分为两个分支, 其中广西火桐和美丽火桐最近; 而丹霞梧桐与云南梧桐关系最近。本研究鉴定的SSR位点可为梧桐属物种系统发生、进化关系的研究提供遗传信息。     

药用植物华重楼(黑药花科)叶绿体全基因组研究

为探究华重楼(Paris polyphylla var. chinensis)的叶绿体基因组特征,利用叶绿体系统发育基因组学方法,对华重楼与其它百合目植物的叶绿体全基因组进行了比较。结果表明,华重楼的叶绿体全基因组长158307 bp,由4个区组成,包括2个反向重复区(IRA和IRB,27473 bp)、1个小单拷贝区(SSC,18175 bp)和1个大单拷贝区(LSC,85187 bp)。其叶绿体基因组有115个基因,包括81个编码蛋白质基因、30个转运RNA基因和4 个核糖体RNA基因。11种百合目植物的叶绿体全基因组的基因组成和基因顺序相似。华重楼的cemA基因是假基因,其起始密码子后有多聚核苷酸poly(A)及CA双核苷酸重复序列,编码序列中出现多个终止密码子, 且与北重楼(Paris verticillata)的cemA编码序列中的终止密码子位置不同。因此,华重楼叶绿体基因组比较保守;cemA结构及假基因化现象可能具有重要的进化与系统发育信息,其编码序列中的终止密码子可以区分华重楼和北重楼。     

荷花玉兰叶绿体全基因组高通量测序及结构解析

荷花玉兰是重要的药用、观赏及园林绿化植物.应用454高通量测序技术对荷花玉兰叶绿体全基因组进行测序,解析了其基因组结构,并与近缘物种基因组进行了比较分析.荷花玉兰叶绿体基因组全长为159623bp,两个反向互补重复区(IRs)长26563bp,被分隔的大单拷贝区(LSC)和小单拷贝区(SSC)长度分别为87757和18740bp.成功注释129个叶绿体基因,其中18个基因含有内含子.基因的种类、数目以及GC含量等与其他木兰科物种相类似.生物信息学分析获得218个SSR位点,大多位点富含A-T,具有碱基偏好性.木兰科物种的重复基序类型和丰度相对保守,有利于开发叶绿体基因组载体.木兰亚纲植物叶绿体基因组的大小及IR区边界的变化与ycf1的长度密切相关.采用30个物种叶绿体基因组的66个共有蛋白编码基因构建系统发育树,对木兰属在被子植物中的进化位置进行了探讨.荷花玉兰叶绿体全基因组序列的获得和结构解析对优良品种培育、叶绿体基因组工程、木兰科物种分子标记开发及系统发育关系的研究具有重要价值.     

七里香蔷薇叶绿体基因组测序及结构分析

七里香蔷薇是蔷薇属木香花的一个变种,在秦岭山区广泛分布,具有重要的观赏价值,同时也是蔷薇属花卉育种的重要种质资源。本研究首次以秦巴山区七里香蔷薇为实验材料,采用Illumina HiSeq4000测序系统对其叶绿体基因组DNA建库测序,建库类型为350 bp DNA小片段文库,测序深度为59×。分析其基因组结构,并且与已报道蔷薇科植物叶绿体基因组进行比较。七里香蔷薇叶绿体基因组序列全长156 544 bp,具有典型被子植物叶绿体基因组环状四分体结构。叶绿体基因组包括大单拷贝区85 678 bp、小单拷贝区18 782 bp和2个反向重复序列26 042 bp。GC含量为37.22%;检测到116个串联重复序列43个散在重复序列;此外,还检测到72个简单重复序列位点。对其功能基因比对分析,该植物的叶绿体基因组共注释得到129个基因,包括86蛋白编码基因、35个tRNA基因和8个rRNA基因。用MEGA6.0软件通过邻近法基于叶绿体全基因组序列对所有已知叶绿体基因组的蔷薇科22个物种进行聚类分析,其与七里香蔷薇和大花香水月季、缫丝花聚在一起。研究结果对于七里香蔷薇野生植物资源的育种及引种驯化具有参考依据。     

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。     

新型水果空心泡叶绿体基因组特征及其系统发育分析北大核心CSCD

为探究空心泡(Rubus rosaefolius)叶绿体基因组特征,本研究以空心泡为试验材料,采用Illumina NovaSeq平台进行高通量测序,获得空心泡完整的叶绿体基因组序列,并进行空心泡叶绿体基因序列特征和系统发育分析。结果表明:空心泡的完整叶绿体基因组总长度为155650 bp,具有典型的四分体结构,包括2个反向重复序列(各25748 bp)、1个大拷贝区(85443 bp)、1个小拷贝区(18711 bp)。空心泡叶绿体全基因组共鉴定出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,全基因组的GC含量为36.9%。空心泡叶绿体基因组包含47个散在重复序列、72个简单重复序列(simple sequence repeating,SSR)位点,密码子偏好性为亮氨酸密码子,偏好使用A/U结尾的密码子。系统发育分析表明,空心泡与小叶悬钩子(Rubus taiwanicola)亲缘关系最近,其次是能高悬钩子(Rubus rubroangustifolius)和腺萼悬钩子(Rubus glandulosopunctatus)。空心泡的叶绿体基因组特征及其系统发育分析,为空心泡的遗传多样性研究和叶绿体开发利用提供理论依据。     

虎杖叶绿体基因组结构与变异分析

虎杖(Reynoutria japonica Houtt.)为蓼科(Polygonaceae)蓼族(Polygoneae)虎杖属(Reynoutria Houtt.)植物,是一种传统的中草药,具有利湿退黄、清热解毒、散瘀止痛、止咳化痰的功效。本研究采取高通量测序技术获得5个虎杖品种的叶绿体全基因组序列,并与NCBI已公布的蓼族何首乌(Fallopia multiflora)和金线草(Antenoron filiforme)等植物的叶绿体全基因组序列进行了基因组学和系统发育分析。通过基因组学分析发现,5种虎杖的叶绿体基因组大小有163 376 bp和163 371 bp两种情况,并呈现出典型的环状四分体结构,85 784 bp的一条较长的单拷贝区(large single-copy region,LSC),18 616 bp的一条较短的单拷贝区(small single-copy region,SSC),还有两条长度一致的反向重复区,分别为IRa区和IRb区相间隔分布。通过注释得到161个基因,其中蛋白编码基因106个,rRNA编码基因10个,tRNA编码基因45个。总GC含量为36.7...     

茜草叶绿体全基因组序列及其系统发育分析

以茜草科(Rubiaceae)植物茜草(Rubia cordifolia L.)为研究对象,采用Illumination高通量测序技术对其叶绿体全基因组进行测序,并运用MAGA11等生信学工具进行全基因组解析及系统发育分析。结果表明,(1)茜草叶绿体基因组呈典型的四分环状结构,总GC含量37.2%,长153 959 bp,其中包含大单拷贝(LSC)区83 844 bp、小单拷贝(SSC)区17 083 bp和2个反向重复(IR)区26 516 bp;共注释得到124个基因,包括79个蛋白质编码基因、37个tRNA和8个rRNA。(2)序列共鉴定到169个SSR位点,以A、T组成为主,包括129个单核苷酸、18个双核苷酸、11个三核苷酸、9个四核苷酸和2个五核苷酸,六核苷酸SSR未检测到;边界分析显示,茜草叶绿体基因组LSC区差异性最大,变异程度最高,而IRa区则差异性最小,最为保守。(3)最大似然法(ML)构建系统发育树显示,样品茜草与同属植物Rubia horrida以100%支持率聚为一类,茜草亚科、仙丹花亚科与金鸡纳亚科聚为姐妹类群,证明茜草科植物在进化过程中保守发育。     

辽东丁香完整叶绿体基因组的结构与特征

为获得辽东丁香（Syringa villosa subsp. wolfii）叶绿体全基因组的基本特征,采用高通量测序技术分析了其叶绿体基因组序列信息,并讨论其系统演化位置。结果表明：（1）辽东丁香叶绿体基因组全长156 517 bp,具有典型的四分体结构;具有131个功能基因,包括36个tRNA基因、8个rRNA基因和87个蛋白质编码基因。（2）该叶绿体基因组蛋白编码区的总密码子偏好性（RSCU）分析显示,RSCU值>1的密码子有31个,其中以A/U碱基结尾的有21个;RSCU值<1的密码子有34个,其中以G/C碱基结尾的密码子有22个。（3）在辽东丁香的叶绿体基因组中,检测出334个散在重复序列,包括170个正向重复序列和164个回文重复序列;检测到227个SSR位点,其中226个位点成功设计出PCR引物。（4）最大似然法构建系统进化树分析显示,辽东丁香与云南丁香（S. yunnanensis）亲缘关系最近。本研究通过对辽东丁香叶绿体基因组重复序列、IR边界、系统发育等进行分析,为辽东丁香后续的分子标记开发、系统发育分析、物种资源鉴定评价、DNA条形码开发等提供参考。     

苦马豆叶绿体基因组结构及其特征分析

利用Illumina高通量测序平台对苦马豆（Sphaerophysa salsula）进行测序和组装,获得完整的苦马豆叶绿体基因组序列。组装结果表明,苦马豆叶绿体基因组全长123 327 bp,存在IR区丢失,不具有四分体结构;注释结果显示,苦马豆叶绿体基因组共编码108个基因,其中包含74个蛋白编码基因、4个rRNA基因和30个tRNA基因;叶绿体基因组序列上共检测到99个SSR位点,包含75个单核苷酸、17个二核苷酸和7个三核苷酸重复单元;系统发育分析显示,苦马豆和骆驼刺为姊妹群,亲缘关系最近。这为今后苦马豆遗传多样性、群体遗传结构和物种形成机制研究奠定了基础。     

鼠尾草叶绿体基因组序列分析

鼠尾草（Salvia japonica）是唇形科（Labiatae）鼠尾草属（Salvia）的一种多年生草本植物,具有十分重要的药用和经济价值。本文采用第二代测序技术Illumina Hiseq平台对鼠尾草的叶绿体基因组进行测序,同时以鼠尾草近缘物种丹参叶绿体基因组作为参考,组装得到完整叶绿体基因组序列。结果表明,鼠尾草叶绿体基因组序列全长153 995 bp,呈典型的四段式结构,其中LSC区长84 573 bp,SSC区长19 874 bp,两个IR区分别长24 774 bp;鼠尾草叶绿体基因组成功注释13组叶绿体基因,基因的种类、数目及GC含量等与唇形科中其它物种较为类似。这些研究结果丰富了鼠尾草属的叶绿体基因组数据,为今后鼠尾草属植物系统发育关系重建积累了基础性数据。     

鲁桑叶绿体基因组序列及特征分析

鲁桑(Morus multicaulis)是亚洲地区栽培的重要经济作物。以鲁桑品种日本胡橙为实验材料, 利用高通量测序技术对鲁桑叶绿体基因组进行测序, 获得NCBI登录号(KU355297), 并研究鲁桑的叶绿体基因组结构。结合前人对蒙桑(M. mongolica)、印度桑(M. indica)和川桑(M. notabilis)的研究结果, 对鲁桑的系统进化关系进行了探讨。研究结果表明: 鲁桑叶绿体基因组是一个典型的四部分结构, 全长159 154 bp, 共注释130个基因, 包含85个蛋白质编码基因(18个基因在反向重复区重复)、37个转运RNA (tRNA)基因和8个核糖体RNA (rRNA)基因。生物信息学分析表明, 在鲁桑中共搜索到82个SSR位点, 单核苷酸、二核苷酸、三核苷酸、四核苷酸和五核苷酸重复基序个数分别为63、7、2、9和1个, 并没有发现六核苷酸; 其中单核苷酸重复在鲁桑的叶绿体基因组SSR中占76.8%。采用MEGA 6.0软件, 通过最大似然法和近邻结合法对包括4个桑属物种在内的15个物种的叶绿体基因组序列进行聚类分析, 2种方法得到的聚类结果均为鲁桑和蒙桑聚在一起。研究结果对叶绿体基因组工程研究及桑属种间的分子标记开发和优良品种培育具有一定的参考价值。     

西北干旱区孑遗濒危植物四合木(Tetraena mongolica)叶绿体基因组特征研究及比较分析

四合木(Tetraena mongolica)是我国特有的蒺藜科(Zygophyllaceae)强旱生小灌木,因其起源古老、抗逆性强,所以可作为生物多样性起源和环境演变研究的理想对象,具有重要的学术研究价值。本研究采用Illumina双末端测序技术对四合木叶绿体基因组进行建库测序和分析。选取蒺藜目及牻牛儿苗目共计30个物种叶绿体基因组,与四合木进行系统发育关系分析探讨。结果表明:四合木叶绿体基因组长度为106259bp,其中反向重复区(IR区中)有7种基因,包括4种PCG基因,3种tRNA基因。叶绿体基因组共编码98种基因,包括65种蛋白编码基因、29种tRNA基因与4种rRNA基因。生物信息学表明,在四合木中共搜到92个SSR位点,其中包括74个单核苷酸重复基序,7个二核苷酸重复基序,1个三核苷酸重复基序,9个四核苷酸重复基序和1个五核苷酸基序。没有发现六核苷酸,其中单核苷酸重复在四合木的叶绿体基因组SSR中占比为80.1%。通过MEGA软件采用近邻结合法(neighbor-joining,NJ)对四合木等31个物种的叶绿体基因组进行聚类分析,发现四合木与蒺藜科三齿拉雷亚灌木为最近的姐妹种,其次为牻牛儿苗科智利白桦植物亲缘关系较近,与牻牛儿苗科天竺葵属和牻牛儿苗科高桂花属亲缘关系最远,说明四合木属于蒺藜科物种,这对于四合木的研究等具有一定的参考价值。     

喜马红景天叶绿体基因组特征及其系统发育分析

以青藏高原特有药用植物——喜马红景天（Rhodiola himalensis）为试验材料,利用高通量测序技术对喜马红景天进行叶绿体基因组测序、组装和注释,获得完整的叶绿体基因组。结果显示：喜马红景天叶绿体基因组全长为151 074 bp,GC含量为37.8%,具有1个长单拷贝区、1个短单拷贝区和1对反向重复区的典型四分体结构,其序列长度分别为82 309、17 017、25 874 bp;叶绿体基因组共编码130个基因,其中编码蛋白的基因86个、编码tRNA的基因37个、编码rRNA的基因7个;叶绿体基因组共检测出25 513个密码子,其中编码亮氨酸（Leu）的密码子占比最大;喜马红景天IRa和IRb区的rps19和ycf1基因缺失,长单拷贝区的trnH基因收缩;喜马红景天与圣地红景天（R. sacra）亲缘关系最近;短单拷贝区域的单核苷酸多态性（SNP）变异频率最高。本研究报道了喜马红景天的叶绿体基因组,并对其进行了组装、注释和序列分析,为今后开展喜马红景天的遗传多样性研究和合理开发利用提供理论依据。     

青藏高原特有种-藏扇穗茅叶绿体基因组测序及序列分析

藏扇穗茅（Littledalea tibetica）是禾本科（Poaceae）雀麦族（Bromeae）中一个具有重要生态价值的多年生高山特有种,主要分布于青藏高原及其毗邻地区。本文采用基于第二代高通量测序平台的Illumina MiSeq技术,对青藏高原特有种—藏扇穗茅进行了叶绿体基因组测序,首次建立了雀麦族物种的标准测序流程;同时,以其近缘物种—黑麦草（Lolium perenne）的叶绿体基因组序列作为参考,组装获得它的叶绿体基因组序列。结果表明,藏扇穗茅叶绿体基因组序列全长136 852 bp,GC含量为38.5%,呈典型的四段式结构,其中大（LSC）、小（SSC）单拷贝区大小分别为80 970和12 876 bp,反向互补重复区（IR）大小为21 503 bp,共注释得到141个基因,包含95个蛋白编码基因、38个tRNA基因和8个rRNA基因,主要分布于大单拷贝区和小单拷贝区。同时,基于藏扇穗茅和其它30种禾本科植物叶绿体基因全序列构建的系统发育树显示,藏扇穗茅与早熟禾亚科中小麦族植物亲缘关系较近。     

孑遗濒危植物矮扁桃叶绿体全基因组特征分析及亲缘关系鉴定

对第三纪孑遗濒危植物矮扁桃（Amygdalus nana）叶绿体全基因组进行结构特征分析,并探究其与近缘物种之间的系统进化关系。利用Illumina HiSeq Xten测序技术获取叶绿体全基因组序列,对其进行组装、注释和特征分析。结果表明：①矮扁桃叶绿体全基因组总长度为158 596 bp,其中LSC长度为86 771 bp,SSC长度为19 037 bp,2个IRs均为26 394 bp,为环状四分体结构。共注释130个基因,包括85个PCGs、37个tRNA和8个rRNA。②对6种植物进行IR边界区扩张和收缩分析,发现在4个边界区的基因类型和基因分布情况存在一定差异,并且亲缘关系越紧密差异程度越小。③在矮扁桃叶绿体全基因组中共预测了71个SSRs位点。④系统发育分析结果显示,在扁桃亚属中,矮扁桃在亲缘关系上与蒙古扁桃更近,而与长柄扁桃和榆叶梅的亲缘关系稍远。本研究对矮扁桃叶绿体全基因组进行了深度剖析,并且涉及大量被子植物的叶绿体全基因组资料,为桃属植物之间的进化关系和植物鉴定提供参考依据。