茶树cpDNA测序及基于cpDNA序列的山茶属植物亲缘关系研究

叶绿体基因组在物种鉴定、系统进化分析及亲缘关系研究等领域应用前景广阔。本文应用Illumina高通量测序技术对龙井43（Camellia sinensis cv. Longjing 43）的叶绿体全基因组进行测序;利用叶绿体trnL-trnF序列研究茶树及其近缘植物的亲缘关系。结果表明,龙井43叶绿体基因组全长为157 096 bp,反向互补重复区（Inverted repeat, IR）为26 080 bp,小单拷贝区（Small single copy region, SSC）、大单拷贝区（Large single copy region, LSC）分别为18 283 bp、86 653 bp。共注释叶绿体基因133个,其中蛋白编码基因86个,rRNA基因8个,tRNA基因39个。对所选植物的trnL-trnF序列进行比对,序列长度变异范围为481~501 bp,序列最长为岔河大茶,最短为金花茶,基于此序列构建亲缘关系树,山茶属茶组植物聚成一个组。研究结果对茶树优良品种培育及山茶属植物亲缘关系的研究具有重要价值。     

三倍体茶树‘西莲1号’叶绿体基因组特征及系统发育分析

三倍体茶树品种‘西莲1号’是桑植白茶产业发展的主推品种，与湖南现有茶树品种相比具有很强的特异性。为揭示‘西莲1号’的分类和演化地位，项目采用叶绿体（Chloroplast,cp）全基因组测序技术进行了‘西莲1号’全基因组测序，并对其所有的SSR标记进行了开发与筛选。结果表明：（1）‘西莲1号’叶绿体基因组全长为157 038 bp,GC含量为37.30%，为一个四分体结构，包括1个大的单拷贝（LSC）、一个小的单拷贝（SSC）和一对反向重复序列（IR），长度分别为86 612 bp、18 282 bp和26 072 bp。cpDNA共注释得到132个基因，其中unigenes有114个，包含80个编码基因，30个tRNA基因和4个rRNA基因。（2）共鉴定出245个简单序列重复（SSR），通过筛选有15个SSR具有较高的多态性。获得了cpDNA基因组20个氨基酸的偏好密码子，‘西莲1号’密码子偏好以A/T碱基结尾。（3）基因选择压力分析表明，与茶组其他资源相比，6个基因（accD、ndhC、petB、rpl16、rpoC1、rpoC2）可能处于正选择状态。（4）基于叶绿体基因组序列构建...     

一年蓬叶绿体基因组特征及系统进化分析

一年蓬（Erigeron annuus）作为一种入侵植物，对我国农林业发展、本地物种多样性及生态系统具有严重的影响。本研究利用Illumina NovaSeq 6000测定一年蓬的DNA序列，采用SPAdes v3.10.1软件组装一年蓬叶绿体基因组，以小蓬草（Erigeron canadensis, MT806101.1）叶绿体基因组为参考，对一年蓬叶绿体基因组结构、特征、SSR位点、IR边界以及进化树进行分析，结果表明：一年蓬叶绿体基因组全长为153 283 bp,AT、GC含量分别为62.95%、37.05%。包括大单拷贝区（LSC）84 833 bp，小单拷贝区（SSC）18 412 bp，反向重复区（IRa和IRb）25 019 bp，一年蓬叶绿体基因组共编码到132个基因，包括蛋白编码基因88个，转运RNA基因36个，核糖体RNA基因8个。按照功能分类将它们分成四大类：光合作用相关基因共45个、自我复制相关基因共73个、其他基因共6个、未知功能基因共8个。在一年蓬叶绿体基因组中共查找200个符合条件的SSR位点，分布在LSC、SSC、IR区域的SSR数量分别为126、40、...     

高良姜叶绿体基因组测序与特征分析

为了探究高良姜的叶绿体基因组特征及其系统进化发育关系,本研究以高良姜总DNA为材料,采用NovaSeq高通量测序平台进行高良姜叶绿体基因组测序,并基于生物信息学方法进行高良姜叶绿体基因组的图谱构建及注释分析.结果表明:高良姜叶绿体基因组全长162 137 bp,呈典型的环状四段式结构,包括87 264 bp的大单拷贝区...     

红芽芋及荔浦芋叶绿体基因组测序及比较分析

为明确红芽芋、荔浦芋叶绿体基因组的基本特征及其差异，本研究以江西铅山红芽芋和广西荔浦芋为研究对象，采用改良CTAB法提取2种芋新鲜叶片基因组DNA，利用高通量测序技术获得2种芋全长叶绿体基因组序列，并进行SSR检测、序列比对、遗传多样性滑窗分析和系统发育树构建分析。结果表明，红芽芋和荔浦芋的叶绿体基因组全长分别为162 478 bp和162 453 bp，均呈现典型的环状双链四分体结构，二者均注释到131个基因，包括蛋白编码基因86个，tRNA基因37个，rRNA基因8个，其中具有2个拷贝的基因18个，具有内含子的基因23个。简单重复序列（SSR）位点分析发现，红芽芋和荔浦芋基因组序列分别含有130和124个SSR，二者SSR序列中A/T碱基含量分别占63.08%和61.29%，基于其SSR位点分析开发出15条具有多态性的SSR引物。红芽芋和荔浦芋叶绿体基因组共检测到236个SNP位点，26.7%的SNP位点发生在编码区，其中有25个基因发生错位突变，这些基因的变异可能促进了2种芋之间的性状变异。与天南星亚科已公布的13个属代表植物叶绿体基因组进行比较，其基因结构、种类和数量都比较保守...     

濒危植物秀丽兜兰叶绿体基因组特征与系统发育分析

秀丽兜兰（Paphiopedilum venustum）具有较高的观赏价值和保护生物学价值，野外资源濒临灭绝，叶绿体基因组（cpDNA）具有基因组小、结构稳定、高度的保守性等优点被广泛用于植物系统发育和物种鉴定，了解秀丽兜兰的叶绿体基因组结构，对揭示兜兰属植物的系统进化关系具有重要意义。本研究通过二代高通量测序技术获得秀丽兜兰叶绿体全基因组序列，利用GeSeq、blast和hmmer软件对叶绿体基因组进行注释，采用MISA、CodonW、fasttree等生物信息学软件对其基因组结构、基因数目、序列重复、密码子偏好性和系统发育进行分析。结果表明：秀丽兜兰叶绿体基因组结构保守，具有典型的环状四分体结构，一对反向重复区（IRs）将大单拷贝区（LSC）和小单拷贝区（SSC）分开，全长158 298 bp,GC含量为35.4%，共注释得到129个基因，包括79个蛋白编码基因，38个tRNA基因、8个rRNA基因和4个假基因；检测到78个SSR位点，以单核苷酸重复和二核苷酸重复为主，分别占84.62%和10.26%，无五核苷酸重复，并且大多由A或T构成；确定了高频密码子32个，90.6%都以A或...     

‘六月早’蜜柚叶绿体基因组及其特征分析

‘六月早’蜜柚（Citrus maxima ‘Liuyuezao’）为国内重要的柚品种琯溪蜜柚早熟芽变品种。以‘六月早’蜜柚为材料,利用二代测序进行全基因组重测序,从中组装获取叶绿体基因组并对其进行注释。结果表明：组装获得的‘六月早’蜜柚的叶绿体基因组全长160 186 bp,四分体结构由大单拷贝区（large single copy, LSC）、小单拷贝区（small single copy, SSC）和反向重复区（inverted repeat, IR）组成,3个分区的长度分别为87 939、18 395、26 926 bp。注释得到133个基因,其中包含89个编码基因,37个tRNA和8个rRNA。共识别到31个短串联重复序列,101个SSR位点。将已公开发表的29个芸香科叶绿体基因组使用最大似然法进行系统发育关系的构建,结果表明,‘六月早’蜜柚与甜橙（C. sinensis）、柠檬（C. limon）和C. platymamma的亲缘关系较近。     

黄桃叶绿体基因组的组装与序列分析

以‘锦绣'黄桃为试材,利用Illumina NovaSeq 6000测定‘锦绣'黄桃的DNA序列,用SPAdes v3.10.1组装叶绿体基因组,以桃树叶绿体基因组为参考,对其进行叶绿体基因组特征和进化树分析,为进一步开展‘锦绣'黄桃遗传与鉴定学研究奠定良好基础。结果表明：‘锦绣'黄桃叶绿体基因组全长为157 786 bp,具有典型的四分体环状结构,GC含量为36.77%,AT含量为63.23%,包括1个大单拷贝区（LSC）、1对反向重复区（IR）和1个小单拷贝区（SSC）,序列长度分别为85 924、26 381、19 100 bp,LSC、IR和SSC区域中的GC含量分别为34.61%、42.58%、30.41%。‘锦绣'黄桃的叶绿体基因组共注释得到130个基因,包括85个蛋白编码基因、37个tRNA基因和8个rRNA基因;按照功能分类将其分为光合作用相关基因、自我复制相关基因、其他基因和未知功能基因4大类,在这些基因中包括18个双拷贝基因,分别是1个NADH脱氢酶亚基基因（ndhB）、4个自我复制基因（rpl2、rpl23、rps12、rps7）、4个rRNA基因（rrn16、rrn23、rrn4.5、rrn5）、7个tRNA基因（trnA-UGC、trnI-CAU、trnI-GAU、trnL-CAA、trnN-GUU、trnR-ACG、trnV-GAC）、2个未知功能蛋白基因（ycf1、ycf2）。在‘锦绣'黄桃叶绿体基因组中查找248个SSR位点,分布在LSC、SSC、IR区域的SSR数量分别为165、44、39个,占比分别为66.53%、17.74%、15.73%,以单核苷酸重复占绝对优势,主要是A/T,其次是三核苷酸类型,其优势重复单元类型是ATA、TAT和TTA。进化树分析表明,‘锦绣'黄桃与桃树（Prunus persica,MH169125.1）亲缘关系最近。本研究建立了适于‘锦绣'黄桃完整叶绿体基因组组装及其特征分析的方法,为‘锦绣'黄桃的鉴定和系统发育研究奠定基础。     

小麦属植物叶绿体基因组结构的比较分析

为了从叶绿体角度解析小麦属植物的起源进化关系,以14个小麦属植物叶绿体基因组为对象,利用比较基因组分析方法,比较了小麦属植物的叶绿体基因组基因含量、序列变异、结构特性、进化关系和RNA编辑的异同。结果发现,14个小麦属植物叶绿体基因组大小相近,结构特征比较保守,但基因数量存在一定的差异,主要是由于tRNA的数目不一致引起的;IR区的伸缩分析发现硬粒小麦和乌拉尔图小麦在IRb-SSC边界基因存在明显的差异,其他麦类作物间差异很小;基于叶绿体全基因组的系统进化分析发现,有AABB基因型的物种聚在一起,而AAGG型的单独为一支,基本反映了其系统进化关系;对这14个叶绿体基因组的RNA编辑位点进行了预测和比较分析,发现有35个编辑位点在所有小麦属物种中均发生,同时还鉴定到多个物种特异的编辑位点,为从RNA编辑角度解析小麦属植物的系统进化关系提供了重要数据。     

扁核木属植物叶绿体基因组特征分析

扁核木属（Prinsepia）植物在中国分布有4个种,均具有极高的食用和药用价值。为解析扁核木属植物的叶绿体基因组特征,基于现已发表的扁核木属植物叶绿体基因组,利用相关生物信息学手段进行其叶绿体基因结构、SSR、密码子偏好性和序列变异情况分析,并构建系统发育树。结果表明,2种扁核木属植物叶绿体基因组大小介于159 179~ 168 206 bp之间,平均GC含量为37.3%,从编码基因数目来看,仅相差2个tRNA,而蛋白编码基因和rRNA数目均一致,种间具有较高的保守性;在扁核木和蕤核叶绿体全基因组序列中各检测出分散重复49个,其中以正向重复和回文重复为主,占比达73%~82%,而串联重复数目分别为49个和58个,经简单重复序列SSR分析,分别在2种植物叶绿体基因组序列中分别筛选出100个和84个SSR位点,且多是以A/T碱基为主的单核苷酸重复类型;扁核木属植物叶绿体基因组密码子偏好性分析发现GC3的碱基含量显著低于GC1和GC2,说明密码子偏好以A、U结尾,ENC取值均大于48%,表明其密码子偏性较弱,中性绘图和PR2-plot分析发现自然选择是影响扁核木属植物密码子使用偏好性的主要原因,通过建立高、低基因表达库,以RSCU值为参考,确定了6个扁核木属最优密码子。经叶绿体基因组序列变异分析,根据核苷酸多态性指数Pi>0.015筛选出trnH-GUG-psbA,psbZ-trnG-UCC-trnfM-CAU-rps14和psaJ-rpl33-rps18等3个高变区,以蕤核叶绿体基因组为参考,在扁核木叶绿体基因组编码区发现存在大量的插入、缺失和SNP突变位点,并在蕤核叶绿体基因组中发现了多个该物种的特有基因。基于叶绿体基因组的trnS-trnG间隔区构建的系统发育树显示,4种扁核木属植物可分为南系（扁核木、台湾扁核木）和北系（蕤核、东北扁核木）两类。研究结果可为扁核木属植物的系统发育、分类鉴定及其资源的开发利用等相关研究提供理论基础。     

大叶茶（Camellia sinensis var. assamica）的命名、模式及自然分布

大叶茶（Camellia sinensis var. assamica）在全球广泛种植,是商品茶叶的重要原料来源。本文系统地回顾了大叶茶学名的合格发表及其命名模式的研究进展。依据《深圳法规》条款41.4,Griffith在1854年将茶组[Camellia sect. Thea (L.) Griff.]作为新等级名称、而非新类群名称合格发表。老挝茶因其叶背具腺点、花柱离生而被移出茶组。Masters在1844年并未合格发表Thea assamica,此名称最早由Hooker于1847年合格发表,Steenis于1949年提出的新组合Camellia sinensis (L.) Kuntze var. assamica (Hook.) Steenis应为大叶茶的完整学名。英国邱园馆藏标本W. Griffith s.n.（K000939670）在2021年被指定为大叶茶的新模式。本文同时总结了迄今归并的7个大叶茶的异模式异名的原白和模式。尽管Darlington和Ammal在1945年将大叶茶作为物种处理并提出新组合名称C. assamica,多学科证据却支持大叶茶是茶的变种。假如大叶茶的物种地位被接受,那么1838年发表的大叶茶的异模式异名C. theifera将取代C. assamica而获得物种阶元上的优先权,届时,广泛使用的种加词“assamica”或可依据《深圳法规》条款14提议作为保留名称。本文同时总结了大叶茶在中国、印度、老挝、缅甸、泰国和越南的自然分布点,并讨论了它在不同原产国的自然资源的保护和利用现状。     

茶树CsRAV2转录因子基因的克隆与表达特性分析

RAV转录因子是AP2/ERF家族的成员之一,在植物生长发育和逆境调控中起着重要作用。本研究以安吉白茶和迎霜这两个茶树（Camellia sinensis）品种为试验材料,通过PCR和RT-PCR方法分别从两种茶树的DNA和cDNA中克隆得到CsRAV2基因。分析显示,来源于两种茶树中的CsRAV2基因全长均为1 089 bp,没有内含子,分别编码362个氨基酸,含有相对保守的AP2结合域和B3结构域,具有典型的植物RAV类转录因子特征。从氨基酸组成成分、理化性质、亲水性/疏水性、三级结构上分析显示,茶树中CsRAV2转录因子是亲水性蛋白。茶树中CsRAV2转录因子与拟南芥AtRAV具有相似的三级结构。实时定量PCR分析表明,茶树中CsRAV2基因在茶树根中表达量最高,高温、低温、NaCl处理均能诱导该基因表达,不同品种间存在差异。     

野生和栽培大理茶居群的遗传多样性与群体结构

大理茶是栽培型茶树的野生近缘种,了解大理茶居群的遗传多样性和群体结构,对于大理茶资源的有效保护和开发利用至关重要。利用30对茶树核心SSR引物,对3个代表性的野生和栽培大理茶居群进行遗传分析。结果表明,30对SSR引物在所有大理茶样本中都能扩增出特异性产物,每个位点检测到的等位基因数为2~14个,PIC范围为0.041~0.877,平均0.491。3个大理茶居群具有中等水平的遗传多样性,其中大雪山（DXS）野生居群的遗传多样性相对较低。香竹菁（XZQ）和白莺山（BYS）栽培居群的近交水平很高,近交系数（Fis）分别为0.728和0.913。居群配对分析显示,居群间遗传分化指数（Fst）均小于0.15,基因流（Nm）大于1。分子方差分析表明3个大理茶居群的遗传差异主要来源于居群内（94.1%）。聚类分析显示,野生和栽培大理茶单株的遗传距离相对较大。基于PCoA和Structure的群体结构分析显示,野生居群的遗传背景单一,栽培居群的遗传背景较复杂,其中7个BYS栽培居群单株可能是大理茶和阿萨姆茶通过渐渗杂交形成。     

茶树CsLHTs亚家族基因的克隆与表达分析

氨基酸是茶叶的重要品质成分和氮素贮存形式,因此开展茶树体内氨基酸转运蛋白的研究尤为重要。本研究从茶树转录组中筛选得到5条茶树LHTs(Lysine histidine transporters,赖氨酸/组氨酸转运蛋白)家族基因序列,并从龙井43中成功克隆获得4个茶树LHTs基因,分别命名为CsLHT1、CsLHT6、CsLHT8.1和CsLHT8.2。对该亚家族编码的氨基酸序列的理化性质和功能结构进行预测,结果显示CsLHTs亚家族含有9~11个跨膜区;且含有与氨基酸转运相关的结构域。为了明确在不同茶树品种和氮素水平间CsLHTs基因的表达差异,本研究选用3个茶树品种的扦插苗为试验材料,水培条件下氮饥饿两周后,分别用0.2、2、10mmol·L^-1的NH4NO3进行处理。利用qRT-PCR分析了CsLHTs在不同组织间的表达情况,结果表明4个基因在茶树营养组织中均有表达。经氮素处理后,CsLHTs基因在3个氮素水平和3个品种中呈现出不同的变化规律。CsLHT1、CsLHT6和CsLHT8.2在品种间的表达差异程度高于不同氮素水平间的基因表达差异。CsLHT8.1对氮素处理有明显的响应,尤其经0.2mmol·L^-1和10mmol·L^-1的NH4NO3处理72h后,在氮高效品种中茶302根中呈上调表达,表明CsLHT8.1可能参与氨基酸由根部向地上部的转运过程。     

一株茶树根际细菌的鉴定与生防效果研究

炭疽病是茶树的重要病害之一,对茶叶的生长和产量造成严重的危害.目前该病的防治主要依靠化学药剂,开发生物防治产品是推广茶树绿色防控技术主要措施之一.用生理生化特征分析和分子生物学技术鉴定一株茶树根际生防菌JT68,评估其对茶炭疽病菌的抑菌效果以及菌液对菌丝生长和孢子萌发的影响.用对扣法检测该菌株的挥发性有机物对茶炭疽菌的...     

茶树炭疽菌Colletotrichum fructicola的鉴定及系统发育分析

从福建地区不同品种茶树上分离获得ZHG、WSX、WHG、FTG、ZTG、AHD、WRG、SLH等8株能侵染茶树的病原菌,采用形态学和rDNA-ITS序列分析相结合的方法对其进行鉴定。结果发现,SLH菌株为胶孢炭疽菌Colletotrichum gloeosporioides,其余7个菌株均为Colletotrichum fructicola。C. fructicola为能侵染茶树的新记录种炭疽菌,将其ITS序列与寄主分别为油茶、茉莉和番石榴等木本植物的9株炭疽菌的ITS序列进行聚类分析,结果显示,来自茶树的7个C. fructicola菌株种内存在碱基突变或缺失,且与寄主为茶树、油茶、茉莉等植物的胶孢炭疽菌C. gloeosporioides遗传距离较近。     

茶树CLH基因家族的鉴定与转录调控研究及其在白化茶树中的表达分析

叶绿素酶（Chlorophyllase,CLH）是叶绿素降解过程中的关键酶,将叶绿素a脱去植醇,形成脱植基叶绿素a。以白化茶树白鸡冠新梢叶片为材料,克隆获得3条CsCLHs基因cDNA全长序列,并进行生物信息学分析。结果表明,3条CsCLHs基因分布于2个亚家族,其蛋白质编码区（Coding sequence,CDs）长度为894~975 bp,编码氨基酸个数为297~324,蛋白质分子量为31.99~34.91 kDa,等电点为4.89~7.61,不稳定系数为38.94~48.24,其中CsCLH1.1和CsCLH1.2为不稳定蛋白,CsCLH2为稳定蛋白。Cell-PLoc亚细胞定位预测结果表明,3个CsCLHs蛋白均定位于叶绿体;而WolfPsort亚细胞定位预测结果显示,CsCLH1.1和CsCLH1.2定位于细胞质,CsCLH2定位于叶绿体。遮阴和恢复光照处理下的qRT-PCR结果显示,遮阴抑制白鸡冠叶片CsCLHs的表达,光照诱导白鸡冠叶片CsCLHs的表达。不同品种中CsCLHs表达模式分析表明,CsCLH1s在白化叶中高表达。另外,酵母单杂交结果表明,CsCDF5可以与CsCLH1.1和CsCLH2启动子结合。综上所述,CsCLHs在白化茶树叶片中可能参与叶绿素降解,在叶片白化过程中发挥重要作用,结果可为进一步探究茶树CLH基因家族的功能及茶树叶片白化机理提供参考。     

茶树CsMDHAR基因的克隆与非生物胁迫响应分析

基于茶树转录组数据,以龙井43茶树cDNA为模板,克隆得到开放阅读框（ORF）长度为1β305βbp,编码434个氨基酸的茶树单脱氢抗坏血酸还原酶基因,命名为CsMDHAR。蛋白序列特征和基因表达模式分析表明,CsMDHAR蛋白含有FAD结合功能域,属于FAD依赖的吡啶核苷酸-硫基氧化还原酶（Pyr-redox-2）家族。该蛋白有两个无序化区域,而且包含有32个磷酸化位点,理论相对分子量为47.21βkDa,pI为5.99,属于亲水性蛋白;CsMDHAR蛋白二级结构以α-螺旋和随机卷曲为主。通过PlantCARE和PLACE对启动子上游调控元件进行分析预测,结果显示,CsMDHAR基因启动子上游1β000βbp中含有多个与光、激素以及植物抗逆有关的顺式作用元件。利用荧光定量PCR方法检测龙井43和迎霜的CsMDHAR、CsAO和CsAPX在4种不同非生物胁迫下的表达水平,结果表明,在低温（4℃）胁迫下,两个茶树品种的CsMDHAR、CsAO和CsAPX的表达均受抑制,且品种间的差异较小;在高温（38℃）和干旱（200βg·L^-1 PEG）胁迫下龙井43中的CsMDHAR表达均上调,分别在8βh和2βh时达到最大值,为对照的1.49倍和1.85倍;盐（200βmmol·L^-1 NaCl）胁迫下,CsAO和CsAPX在两种茶树品种中的表达量变化趋势相似,但变化幅度不同,可能与品种间不同的抗逆性有关。