密花香薷叶绿体基因组结构及系统进化分析

目的 基于高通量测序获得药用资源植物密花香薷Elsholtzia densa叶绿体基因组序列,分析了叶绿体基因组结构及特征,为研究密花香薷资源分类及系统进化奠定了基础。方法 以密花香薷叶片为材料,利用改良的CTAB法提取DNA;采用二代测序技术Illumina NovaSeq平台对叶绿体基因组进行测序;以广藿香叶绿体基因组为参考序列,进行序列组装和矫正,得到完整叶绿体基因组序列;利用生物信息学方法分析密花香薷叶绿体基因组特征并进行系统发育分析。结果 获得密花香薷完整叶绿体基因组序列全长149095bp,GC含量37.92%,注释到130个基因,其中包括85个蛋白质编码基因,8个rRNA基因和37个tRNA基因;密花香薷叶绿体基因组中共检测到28个散在重复序列,串联重复序列共检测到191个,单核苷酸重复序列最多,共114个;系统发育结果表明,密花香薷和其他唇形科植物聚合在一起形成一个分支结构,紫苏属植物和香薷属植物亲缘关系较近。结论 建立了适于香薷属植物叶绿体基因组测序及其特征分析的方法,丰富了唇形科植物遗传资源,为密花香薷分子标记开发及唇形科属种间系统发育分析研究提供了理论基础。     

细辛叶绿体基因组结构特征与系统进化分析

目的 以细辛药材为材料，采用高通量测序和生物信息学技术组装完整的叶绿体基因组序列，明确其结构特征、系统发育位置。方法 基于Illumina测序平台对细辛叶绿体基因组序列进行结构特征分析；同时，采用最大似然法（maximum likelihood,ML）构建马兜铃科的系统发育关系。结果 华细辛和辽细辛叶绿体基因组全长为160 521～160 555 bp，表现出典型的四分体结构，且两者叶绿体基因组GC含量均为38.5%。细辛叶绿体基因组包含128个基因，其中85个蛋白质编码基因，34个t RNA基因，8个r RNA基因。此外，系统发育分析结果显示，基于完整的叶绿体基因组和蛋白编码数据集构建的拓扑树一致，细辛属物种和马蹄香属物种形成一个支持率的单系分支。结论 细辛叶绿体基因组测序、组装、结构特征分析，发现其大小介于Asarum bracteolata和A. sieboldii var. seoulense之间，IR区存在rpl16、rps19、ycf1、rpl23等基因扩张，研究结果丰富了细辛属植物遗传资源，为该属物种分子鉴定、系统发育以及野生资源保护与开发利用等研究提供理论基础。     

益母草叶绿体基因组序列与系统进化位置分析

目的:对益母草叶绿体基因组序列与系统进化位置进行分析,旨在为益母草种质资源的开发和利用提供科学依据。方法:采用二代测序技术对益母草全基因组DNA进行测序,并成功组装了其完整的叶绿体基因组。结果:益母草叶绿体基因组全长159 375 bp,由一个大的单拷贝区(LSC)87 204 bp,一个小的单拷贝区(SSC)17 515 bp和一对27 099 bp的反向重复序列(IRs)组成。基因组注释结果显示其共编码115个基因,包括99个蛋白编码基因、38个t RNA基因和8个r RNA基因。叶绿体基因组GC含量为38.41%。同时,本研究共检测到160个简单重复序列和49个串联重复序列。结论:系统发育分析表明,益母草属与水苏属的亲缘关系较近,本研究为益母草药材精准鉴定与遗传多样性研究奠定了基础。     

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。     

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...     

蒙古黄芪叶绿体全基因组特征解析及亲缘性分析

目的 以蒙古黄芪Astragalus membranaceus var. mongholicus为材料,解析其叶绿体基因组的序列特征,并进行系统发育分析。方法 利用Illumina NovaSeq测序平台对蒙古黄芪叶绿体全基因组进行测序,完成其组装、注释、特征分析,构建系统发育树。结果 蒙古黄芪叶绿体基因组全长为123 349 bp,GC含量为34.09%,由于缺失反向重复IR区,Circos图呈现出非典型四分体结构,属于IRLC群体。获得注释基因109个,其中蛋白编码基因76个,rRNA基因4个,tRNA基因29个。蒙古黄芪叶绿体基因组的密码子偏好性较弱,密码子偏向使用A碱基和U碱基。MISA检测出263个SSR位点,以A/T重复为主;叶绿体全基因组比较分析可知17种豆科植物叶绿体基因组的基因区间组成差异较小;但trnF-GAA～trnTUGU、trnfM-CUA～psbC、trnE～trnD、psbM～rpoB、ycf1和ycf2等编码区存在差异性;系统发育树显示,蒙古黄芪与胶黄芪A. gummifer聚为一类,与阿纳卡黄芪A. nakaianus、膜荚黄芪A. membranac...     

多叶勾儿茶叶绿体基因组比较分析及系统发育研究

目的 研究勾儿茶属药用植物多叶勾儿茶Berchemia polyphylla及变种光枝勾儿茶B. polyphylla var. leioclada叶绿体基因组成及结构特征,同时为勾儿茶属系统发育及进化研究提供参考。方法 基于Illumina平台对勾儿茶属药用植物多叶勾儿茶及变种光枝勾儿茶进行叶绿体基因组测序,利用生物信息学对其序列进行组装、注释和特征分析,与同科小勾儿茶属、枣属、枳椇属、鼠李属、冀核果属等的叶绿体全基因组进行比较分析,确定其在鼠李科植物中系统发育位置。结果 多叶勾儿茶和光枝勾儿茶叶绿体基因组具有典型环状四分体结构,全长分别为161 185、161 210 bp,注释得到131个基因,其中蛋白质编码基因86个,37个tRNA基因和8个rRNA基因。勾儿茶属与鼠李科其它药用植物比较基因组学分析表明,勾儿茶属叶绿体基因组具有较高的保守性,叶绿体基因组之间没有重排或倒置,IR区序列变异最低,LSC区的变异程度最高,其中ndhA、ycf1、ycf3、rpl16、clpP以及atpF等基因的编码区存在差异,这些位点为勾儿茶分子鉴定提供新位点。系统发育树表明勾儿茶属与鼠李属及翼核果...     

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...     

尖刀唇石斛和翅梗石斛叶绿体全基因组分析

目的 测定尖刀唇石斛Dendrobium heterocarpum和翅梗石斛D. trigonopus叶绿体基因组,分析其序列特征并鉴定石斛属Dendrobium植物物种间亲缘关系。方法 利用Illumina Hisep 2 500测序平台对尖刀唇石斛和翅梗石斛进行二代测序,经组装、注释后得到2条完整的叶绿体全基因组序列,采用生物信息学方法分析其序列结构及石斛属的系统发育关系。结果尖刀唇石斛的叶绿体全基因组总长为159 786 bp,总GC含量为37.2%,共注释得到131个基因,包括88个蛋白编码基因、37个t RNA基因和6个rRNA基因;翅梗石斛的叶绿体全基因组总长为159652bp,总GC含量为37.1%,共注释得到131个基因,包括88个蛋白编码基因、37个tRNA基因和6个rRNA基因。尖刀唇石斛和翅梗石斛分别检测到112和127个简单重复序列（SSR）,二者编码亮氨酸的密码子数量最多,编码色氨酸的密码子数量最少。系统发育树显示,尖刀唇石斛、反瓣石斛D. ellipsophyllum、翅梗石斛、梳唇石斛D. strongylanthum和长距石斛D. longicornu聚...     

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。     

藜芦属药用植物的叶绿体基因组比较分析和系统发育研究

目的 以藜芦属药用植物蒙自藜芦Veratrum mengtzeanum、大理藜芦V.taliense、狭叶藜芦V.sstenophyllum和毛叶藜芦V.grandiflorum为材料,对其叶绿体基因组进行组装和序列分析.方法 采用高通量测序技术对4种植物叶绿体基因组进行测序,并且使用NOVOPlasty和Geneio...     

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。     

相近石韦叶绿体基因组学分析

目的:测定相近石韦Pyrrosia assimilis叶绿体基因组,分析其序列特征并探讨相近石韦本草基因组学研究。方法:应用高通量测序技术对相近石韦进行了叶绿体全基因组测序,利用生物信息学方法分析其结构特征和系统发育关系。结果:相近石韦叶绿体基因组呈环形双链结构,全长154 964 bp,鸟嘌呤和胞嘧啶(GC)总量41. 2%;共注释到131个基因,包括88个蛋白编码基因,35个转运RNA(tRNA)基因和8个核糖体RNA(rRNA)基因;共检测到43个散在重复序列和56个简单重复序列(SSR);编码亮氨酸的密码子使用频率最高,编码色氨酸的密码子数最少;叶绿体基因组全局比对分析筛选出5个高变异区(psb A,rrn16,pet A-psbJ,ndh C-trnM和psb M-petN);系统发育树显示相近石韦与波氏石韦P. bonii亲缘关系较近。结论:相近石韦叶绿体基因组中非编码区变异高于编码区,大单拷贝区(LSC)和小单拷贝区(SSC)变异大于反向重复区(IR),筛选出的5个高变区可作为石韦属物种鉴定的候选DNA条形码。相近石韦的叶绿体基因组学研究为其他石韦属药用植物在分子鉴定、遗传基因转化、抗性蛋白表达及次生代谢途径解析等方面的研究提供了参考。     

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。     

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...