青藏高原扇穗茅高寒草原的基本特点

 扇穗茅(Littledalea racemosa)是青藏高原特有的疏丛短根茎禾草,主要生长在昆仑山以南的高原东北部的高寒草原带到高寒灌丛草甸带。它耐寒、耐贫瘠,水分生态适应幅度较广。扇穗茅草原是中国科学院、青海省可可西里综合科学考察队1990年考察后首次报道的一个高原特有的高寒草原群系。它主要分布在青海西南部的昆仑山以南、沱沱河以北、乌兰乌拉山和可可西里山以东地区。其群落的种类组成比较简单,约40余种。植物区系地理成分以青藏高原成分占优势,还有中亚成分和北温带成分。生活型组成以地面芽植物为主,一年生植物仅记录到一种,没有高位芽植物。植物生态类型全部是适应高寒气候生长的植物,水分生态类型以寒旱生植物为主,其次为寒中旱生植物。群落结构随环境条件的变化而有较大的差异。群落盖度一般在8月中旬最高,约为10—34%,扇穗茅一般占1／3以上。 扇穗茅草原是青藏高原有蹄类动物,如野牦牛、藏野驴、藏羚等国家一类珍稀野生保护动物和盘羊等二类珍稀野生保护动物的重要活动场所之一,对于这些动物的生存具有重要的意义。     

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。     

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。     

藏波罗花叶绿体基因组分析

藏波罗花（Incarvillea younghusbandii Sprague）是一种传统的补益类中药。其根作草药使用,用于滋补强壮,治产后少乳、久病虚弱、头晕、贫血等症。但目前关于藏波罗花分子遗传信息的研究很少。本研究基于高通量测序技术对藏波罗花叶绿体基因组进行测序、组装和注释,并对其序列特征、密码子偏好性、重复序列、系统发育和分化时间进行分析。结果表明,藏波罗花叶绿体基因组全长为159 323 bp,包含1个大单拷贝区（80 197 bp）、1个小单拷贝区（9 030 bp）和2个反向重复区（35 048 bp）;共注释出120个基因,包括77个蛋白编码基因、8个rRNA基因和35个tRNA基因;密码子偏好性分析显示,AAA是藏波罗花叶绿体基因组中使用最频繁的密码子;从藏波罗花叶绿体基因组中共检测到42个简单重复序列（simple sequence repeats,SSR）;系统发育分析表明,藏波罗花与密生波罗花（Incarvillea compacta）的亲缘关系最近,且在大概466万年前产生分化。本研究对藏波罗花相关资源的科学保护和开发具有重要的现实意义,也可以为后续角蒿属（Incarvillea）的物种鉴定、紫葳科（Bignoniaceae）的种群遗传多样性研究提供基本的遗传资源。     

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。     

高山植物唐古红景天叶绿体基因组特征及系统发育分析

为明确西北地区重要药用植物唐古红景天(Rhodiola tangutica)的叶绿体基因组结构特点、基因信息和系统发育关系,该研究利用Illumina NovaSeq6000对基因组进行了测序,运用GeSeq、PGA、NOVOPlasty、IRscope、MISA等多种生物信息学分析软件对其结构、基因功能和亲缘关系进行分析。结果表明:(1)唐古红景天的叶绿体基因组呈四分体环状结构,由82 121 bp LSC、16 996 bp SSC和25 873 bp IR区构成,全长150 863 bp,总GC含量为37.8%,IR区GC含量最高(42.9%); 编码131个基因,包括85个PCGs、38个tRNAs和8个rRNAs。(2)检测到32 471个密码子,其中编码半胱氨酸(Cys)最少(1.18%)、异亮氨酸(Ile)密码子占比最多(8.24%),29种密码子的RSCU值均大于1。(3)IR区分析显示,rps19和ndhF均向IRB扩张。(4)系统发育分析表明,唐古红景天与四裂红景天(R. quadrifida)的亲缘最近,分歧时间估计显示红景天属(Rhodiola)物种的起源时间平均为15.50 Mya(95% HPD:6.0～21.0 Mya)。该研究明晰了唐古红景天的叶绿体基因组特征,获得了红景天属物种较为合理的系统发育关系,为红景天属遗传多样性研究、适应性进化机制讨论以及种质资源保护等提供了理论依据。     

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,tRNA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。总体来说,楤木属和羽叶参属植物的叶绿体基因组序列比较保守;系统发育分析结果支持羽叶参属置入楤木属内部以及楤木属的各个种成单系。     

十字花科植物叶绿体基因组结构及变异分析

该研究比较了十字花科22个属22个物种的叶绿体基因组,以揭示十字花科叶绿体基因组的一般特征和变异特征。结果发现:(1)基因组大小为150kb左右,不同植物的叶绿体基因组之间存在1~5kb的差异,基因组大小的差异主要是大单拷贝(LSC)长度的差异引起的。(2)十字花科物种基因顺序基本一致,未检测到基因的重排和倒置事件。(3)trnY、trnG、ycf15、rps16基因在一些物种中发生丢失,petB、petD内含子序列也在个别物种内丢失。(4)基因组的4个边界相对保守,反向重复区a-大单拷贝区(IRa-LSC)边界处于rps19基因上,反向重复区a-小单拷贝区(IRa-SSC)边界在所有物种中均位于ycf1基因中,但是rps19和ycf1在边界两侧的长度具有差异,反向重复区b-小单拷贝区(IRb-SSC)边界在大部分物种中位于ycf1假基因和ndhF基因的重叠区内,而在庭荠(Alyssum desertorum)、小花南芥(Arabis alpina)2个物种中发生了改变,分别位于ycf1假基因和ndhF基因内。(5)29个蛋白编码基因长度发生变化,基因长度的变异来源于基因内含子或者编码区长度的改变,ycf1基因长度在3个物种中发生了大片段的缺失,部分基因长度的变化具有明显的系统发育信号。(6)基于叶绿体基因组数据构建的系统发育树具有较好的分辨率,各个进化分支具有较高的支持率。研究结果表明,利用叶绿体基因组数据可以为解决进化较快、系统发育分辨率低的植物类群的系统分类和系统发育关系提供更有力的证据。     

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。     

球花石斛(Dendrobium thyrsiflorum)叶绿体基因组特征及亲缘关系解析

球花石斛(Dendrobium thyrsiflorum)主要分布在我国云南地区,是非常重要的传统中药材及观赏花卉.本研究整合二代、三代测序数据,从头组装了球花石斛的完整叶绿体基因组.球花石斛叶绿体基因组全长151686 bp,为典型的四分结构,包含106个unigenes,其中编码基因71个,tRNA 31个,rRN...     

Comparative and phylogenetic analyses of Swertia L. (Gentianaceae) medicinal plants (from Qinghai,China) based on complete chloroplast genomes

Swertia L. is a large genus in Swertiinae (Gentianaceae). In China, many Swertia species are used as traditional Tibetan medicines, known as “Zangyinchen” or “Dida”. However, the phylogenetic relationships among Swertia medicinal plants and their wild relatives have remained unclear. In this study, we sequenced and assembled 16 complete chloroplast (cp) genomes of 10 Swertia species, mainly distributed in Qinghai Province, China. The results showed that these species have typical structures and characteristics of plant cp genomes. The sizes of Swertia cp genomes are ranging from 149,488 bp to 154,097 bp. Most Swertia cp genomes presented 134 genes, including 85 protein coding genes, eight rRNA genes, 37 tRNA genes, and four pseudogenes. Furthermore, the GC contents and boundaries of cp genomes are similar among Swertia species. The phylogenetic analyses indicated that Swertia is a complex polyphyletic group. In addition, positive selection was found in psaI and petL genes, indicating the possible adaptation of Qinghai Swertia species to the light environment of the Qinghai-Tibet plateau. These new cp genome data could be further investigated to develop DNA barcodes for Swertia medicinal plants and for additional systematic studies of Swertia and Swertiinae species.     

Deep genomic analysis of the Chlorella sorokiniana SAG 211-8k chloroplast

The chloroplast genome contains information that is applicable in many scientific fields, such as plant systematics, phylogenetic reconstruction and biotechnology, because its features are highly conserved among species. To date, several complete green algal chloroplast genomes have been sequenced and assembled. In this study, the nucleotide sequence of the chloroplast genome (cpDNA) of Chlorella sorokiniana SAG 211-8k is reported and compared for the first time to the chloroplast genomes of 10 Chlorellaceae. The recently updated Chlorella sorokiniana cpDNA sequence, assembled as a circular map of 109?811 bp, encodes 113 genes. Similar to other Chlorella strains, this chloroplast genome does not show a quadripartite structure and lacks the large rRNA operon-encoding Inverted Repeat (IR). The Chlorella sorokiniana plastid encodes the tRNA(Ile)-lysidine synthetase (tilS), which is responsible for modifying the CAU anticodon of a unique tRNA. Gene ordering and clustering highlight the close relationships among Chlorella clade members and the preservation of crucial gene clusters in photosynthetic strains. The features of Chlorella sorokiniana presented here reinforce the monophyletic character of Chlorellaceae and provide important information that sheds light on chloroplast genome evolution among species of Chlorella.     

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106 259 bp;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。     

Complete nucleotide sequence of the sugarcane (Saccharum officinarum) chloroplast genome: a comparative analysis of four monocot chloroplast genomes.

The complete nucleotide sequence of the chloroplast genome of sugarcane (Saccharum officinarum) has been determined. It is a circular double-stranded DNA molecule, 141,182 bp in size, and is composed of a large single copy of 83,048 bp, a small single copy of 12,544 bp, and a pair of inverted repeat regions of 22,795 bp each. A comparative analysis among monocots showed that the sugarcane chloroplast genome was very similar to maize but not to rice or wheat. Between sugarcane and maize at the rps16-trnQ (UUG) region, however, a length polymorphism was identified. With regard to insertions/deletions equal to or longer than 5 bp, a total of 53 insertion and 31 deletion events were identified in the sugarcane chloroplast genome. Of the 84 loci identified, a pair of direct repeat sequences was located side by side in a tandem fashion in 47 loci (56.0%). A recombination event during plant evolution is discussed at two sites between the sugarcane and tobacco chloroplast genomes.     

玄参科植物叶绿体基因组特征及系统发育分析

目的 探究玄参科（Scrophulariaceae）叶绿体基因组（chloroplast DNA, cpDNA）的特征及其系统发育关系。 方法 对湖北玄参进行DNA测序;通过组装与注释获得了其叶绿体基因组序列;并从GenBank下载46条玄参科植物叶绿体基因组序列进行比较分析。 结果 玄参科叶绿体基因组长度在142 336-154 710 bp;GC含量为37.7%-38.1%;展现出典型的四分体结构;其中大单拷贝区长度为83 531-97 103 bp;小单拷贝区为17 375-18 600 bp;反向重复区为13 497-25 695 bp。通过对玄参科叶绿体基因组成的比较;揭示了在进化过程中获得与丢失的模式。此外;共线性分析发现;玄参科叶绿体基因组排列较为保守;但也存在基因组重排事件。长重复序列分析结果显示;玄参科叶绿体基因组大多数是正向重复和回文重复;而简单重复序列分析则鉴定了117-156个SSR位点;其中以A/T组成的单核苷酸重复次数最多;占比高达85.50%-91.50%。通过相对同义密码子使用度（RSCU）分析;筛选出25个最优密码子;绝大部分以A/U结尾。分化时间分析表明;玄参科的共同祖先与近缘物种大约在70.5百万年前（MYA）分开;并在约52.4 MYA形成了一个单系分支;绝大多数玄参科物种出现在近50 MYA。 结论 玄参科叶绿体基因组虽具有相似的结构特征;但在其进化历程中;基因的获得与丢失以及基因组的重排现象亦有所发生。基于叶绿体基因组;构建了更为精细的玄参科系统发育树。此外;分化时间的研究表明;玄参科物种的快速分化主要发生在大约50百万年前。     

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。     

鲜黄小檗叶绿体基因组特征及系统发育分析

【目的】为明确鲜黄小檗叶绿体基因组结构特征及其与同属类群的系统发育关系,对鲜黄小檗叶绿体基因组的结构特征进行解析和系统发育分析。【方法】用Illumina Hiseq X Ten技术测序,用CPGview、CodonW、MISA、Reputer、IRscope、mVISTA软件对鲜黄小檗叶绿体基因组特征进行分析,MEGA7软件中的ML法构建系统发育树。【结果】鲜黄小檗叶绿体基因组全长166 225 bp,呈典型的四分体结构,全基因组GC含量为38.07%;共注释得到144个基因,包括99个蛋白质编码基因、37个tRNA基因和8个rRNA基因,其中23个基因含有内含子,32个基因为双拷贝基因;偏好使用A/U结尾的密码子;共检测到98个SSR位点和150个散在重复序列,大部分SSR位点由A和T碱基组成;SSC和IR区的变异程度高于LSC区;系统发育分析发现鲜黄小檗与威宁小檗亲缘关系最近。【结论】鲜黄小檗叶绿体基因组特征与小檗属其他物种类似,为该属物种的分子鉴定、进化关系等提供了理论基础。     

大粒香水稻叶绿体基因组特征分析

大粒香作为贵州重要的优质稻资源,推广种植面积大,并且在乡村振兴过程中为社会带来了较高的经济效益。然而,目前对大粒香基因组学的理论研究报道较少。为揭示大粒香水稻叶绿体基因组(cpDNA)特征及系统发育关系,该研究对大粒香叶绿体进行测序,并分析其基因组特征。结果表明:(1)大粒香水稻cpDNA全长134 563 bp,包括1个大单拷贝区(LSC,80 864 bp)、1个小单拷贝区(SSC,12 347 bp)和2个反向重复序列区(IR_s,20 676 bp)。(2)注释到129个基因,可分为蛋白编码、tRNA和rRNA三类基因,数量分别为85个、36个和8个。(3)密码子偏好分析显示,大粒香cpDNA密码子偏好A碱基或U(T)碱基,亮氨酸密码子使用了1 944次,使用次数最多; 半胱氨酸的密码子仅使用198次,使用次数最少。(4)检测到129个SSR,其中有95个单核苷酸重复且大部分SSR序列由A/T碱基组成。(5)系统发育分析结果显示,大粒香与热带粳稻亲缘关系最近,聚为一类。该研究结果揭示了大粒香叶绿体基因组信息,并确定了大粒香系统发育所属分支。