4种金花茶叶绿体基因组比较分析

利用全基因组重测序数据组装得到了夏石金花茶等4种金花茶的叶绿体全基因组序列,并进行了注释和比较分析.结果表明,4种金花茶植物叶绿体基因组序列高度相似,约为156 657～157 046 bp,均预测注释134个基因,包含89个蛋白编码基因、8个rRNA和37个tRNA;金花茶植物的叶绿体基因组在结构和进化上具有保守性,它们具有相似的密码子偏好性且均未发生大面积的倒位和基因重排;通过叶绿体基因组的比较分析和核苷酸多态性分析发掘了rps16和ycf1等高变异片段,这些片段可作为金花茶植物的分子标记;基于金花茶叶绿体基因组数据构建的系统进化树具有较高的支持度,说明金花茶叶绿体基因组序列的公布对其系统发育的研究具有重要意义.     

唐古特扁桃叶绿体基因组特征分析

采用Illumina HiSeq X Ten平台测序和生物信息法对唐古特扁桃叶绿体基因组序列特征进行解析。结果表明：唐古特扁桃叶绿体基因组为四分体式结构,完整叶绿体基因组序列全长158 166 bp,G+C含量 36.8%,注释131个基因,即86个蛋白编码基因、8个rRNA基因和37个tRNA基因;其叶绿体基因组共有52 711个编码密码子,有33种类型是偏好密码子;唐古特扁桃叶绿体基因组中SSR位点有33个,串联重复有 13个;SSR中未检测到三核苷酸重复;SSR分布不平衡,大多位于基因间区IGS和LSC区域;基于叶绿体全基因组序列构建系统发育建树,发现唐古特扁桃与同亚属的榆叶梅、野樱桃以及李属毛樱桃亲缘关系较近。     

三桠苦叶绿体基因组结构和序列特征分析

为了探明岭南地区特色中药三桠苦的叶绿体基因组结构和序列特征,以三桠苦叶片为材料,采用试剂盒法提取DNA和构建测序文库,利用Novaseq平台进行高通量测序,再结合生物信息学手段进行序列拼接、注释和特征分析。结果显示：三桠苦叶绿体基因组为158 992 bp的环状四分体分子,含有134个基因;在三桠苦叶绿体基因组内找到86个简单重复序列,主要是A/T单核苷酸重复;检测到26 907个密码子,以A/T结尾的密码子有着更高的使用频次;序列比较分析表明,三桠苦与同科植物在非编码区存在更明显的序列变异;系统进化树揭示不同来源的三桠苦亲缘关系最近,但在基因组成和碱基序列上呈现出多样性。     

11种金花茶叶绿体基因组密码子偏好性分析

对11种金花茶植物叶绿体全基因组序列进行蛋白编码序列筛选,利用EMBOSS在线程序、CodonW、Excel、MEGA7、SPSS、TBtools等软件解析了11种金花茶叶绿体基因组密码子使用模式,探讨了其密码子偏好性的主要影响因素。结果表明：11种金花茶叶绿体基因组密码子使用偏好性均较弱,蛋白质编码区序列富含A/U碱基,密码子第3位以A/U结尾为主。金花茶叶绿体基因组密码子偏好性形成受选择压力、突变压力等多种因素共同影响,主要受选择压力影响。确定了11种金花茶叶绿体基因组的10个相同的最优密码子,分别为GCA、GCU、UGU、GAA、AAA、CUU、UUA、CAA、CGU和GUU。此外,金花茶叶绿体基因组相对同义密码子使用度的聚类结果为金花茶的系统进化研究提供了依据。     

油茶闽43叶绿体基因组序列特征及其近缘物种亲缘关系分析

为了探究油茶闽43与山茶属近缘物种间叶绿体基因组的差异以及进化关系,利用基因组学分析方法,对油茶闽43与其他近缘山茶属物种叶绿体基因组进行比较分析。叶绿体基因组结构特征分析结果显示：9种山茶属物种的叶绿体基因组大小为156 902～157 567 bp,有130～136个基因。REPuter分析发现,这9种山茶属物种的长重复序列类型均为P和F,通过MISA软件确定9种山茶属物种的SSR数量为52～71个,其中闽43的SSR数量为65个。通过IR边界分析,白毛茶和油茶闽43与其他3种属内物种的边界基因有较为明显差异,同时通过核苷酸多态性分析,检测出叶绿体基因组共有5个高变区,分别为psbK～atpA、rpoB～psbD、rps4～ndhJ、ycf1、ndhF～rps12～exon1。并从系统发育树的结果得出,油茶闽43与落瓣油茶的亲缘关系最近。该研究可为普通油茶种群遗传结构提供基础,为提高普通油茶的产油量以及优良品种的选育提供理论依据。     

五指毛桃叶绿体基因组结构与序列特征分析

【目的】阐明药食两用植物五指毛桃的叶绿体基因组结构及其系统进化关系,为其资源利用和产品开发等研究提供基因组信息。【方法】采用高通量测序技术对五指毛桃叶绿体基因组测序,并借助生物信息工具和软件进行序列拼接、注释、比对和系统进化分析。【结果】五指毛桃叶绿体基因组为环状双链四分体分子,长度160 340 bp, GC含量为35.9%,包含130个基因。该基因组含有26 679个密码子,偏好使用以A/T结尾的密码子;共有93个简单重复序列,其中以A/T形成的单、二核苷酸重复为优势重复基序。五指毛桃与其他榕属植物相比,叶绿体基因组序列同源性较高,碱基变异位点数量较少,主要分布在非编码区域如rpoB-trnC、trnT-trnL、rpl32-trnL等,与薜荔具有最高的序列相似度。【结论】五指毛桃叶绿体基因组具有典型的高等植物叶绿体基因组结构和基因组成,存在密码子偏好性,包含类型丰富的简单重复序列,且与同属植物薜荔的亲缘关系最近。     

黄丹木姜子叶绿体基因组特征分析

【目的】分析黄丹木姜子（Litsea elongata）叶绿体基因组特征,为木姜子属物种鉴定、遗传多样性分析和资源保护提供理论参考。【方法】基于Illumina HiSeq 2000高通量测序平台对黄丹木姜子叶绿体基因组进行测序,利用GeSeq在线工具对叶绿体基因组进行注释,并利用REPuter、MISA、CodonW和IQ-TREE等生物信息学软件对其基因组结构、基因数目、序列重复、密码子使用偏性和系统发育进行分析。【结果】黄丹木姜子叶绿体基因组全长为154028 bp,具有典型的四分结构,编码126个基因,其中蛋白编码基因82个,rRNA基因 8个,tRNA基因 36个。叶绿体基因组的注释基因中,有9个基因含1个内含子,有3个基因含有2个内含子,其余基因均不含内含子;44个基因编码蛋白参与光合作用信号途径,21个基因编码蛋白构成了核糖体大小亚基。黄丹木姜子叶绿体基因组含有32对长序列重复和90个SSR位点,其中,正向重复和回文重复最多,均为12对,反向重复和互补重复分别为6和2对;95.56%的SSR位点位于单拷贝区［大单拷贝区（LSC）和小单拷贝区（SSC）］,仅4.44%的SSR位点位于反向重复区（IR）。黄丹木姜子叶绿体蛋白编码基因GC含量为39.14%,GC3s为27.95%,平均有效密码子数（ENC）为49.04,说明其密码子偏性弱;相对同义密码子使用度（RSCU）大于1.00的密码子31个,其中13个以A结尾,16个以U（T）结尾。系统发育进化树分析结果显示,木姜子属的14个物种聚为两组,其中黄丹木姜子和10种木姜子属植物聚在一个组,与日本木姜子的亲缘关系最近。【结论】黄丹木姜子叶绿体基因组结构保守,偏好A或U（T）结尾的密码子,鉴定的SSR位点可用于物种鉴定和群体遗传学研究。     

叶菜型甘薯叶绿体基因组及其特征分析

为探明叶菜型甘薯叶绿体基因组特征及其与番薯属植物的亲缘关系,以叶菜型甘薯‘福菜薯18号’为试验材料,利用BGISEQ-500平台和Oxford Nanopore Technologies单分子测序技术对全基因组进行建库测序,并组装其叶绿体基因组.结果显示：叶菜型甘薯叶绿体基因组全长161 387 bp,具有典型的环状四分体结构,其大单拷贝区(large single copy, LSC)、小单拷贝区(small single copy, SSC)和2个反向重复序列(inverted repeat, IR)的长度分别为87 597, 12 052和30 869 bp.注释共得到132个基因,包含87个蛋白编码基因,8个rRNA基因,37个tRNA基因.在叶菜型甘薯叶绿体基因组中共搜索到54个SSR位点,其中单核苷酸、二核苷酸、三核苷酸、四核苷酸、五核苷酸和六核苷酸重复基序个数分别为32, 4, 3, 11, 2和2个.系统进化分析表明,叶菜型甘薯与甘薯四倍体野生种Ipomoea tabascana和二倍体野生种Ipomoea trifida具有较近的亲缘关系.     

濒危植物峨眉凤仙花叶绿体基因组分析

【目的】对峨眉凤仙花（Impatiens omeiana Hook.f.）叶绿体基因组的结构特征及系统发育进行研究,为其资源保护及开发利用提供理论依据。【方法】基于峨眉凤仙花叶绿体基因组序列,利用生物信息学软件,对叶绿体基因组进行组装、注释、基因特征、序列重复和系统发育分析。【结果】峨眉凤仙花完整的叶绿体基因组长度为152 527bp,共有130个基因,包括86个蛋白质编码基因、8个rRNA基因和36个tRNA基因,GC含量为37%,且具有保守的四分体结构,包括大单拷贝区、小单拷贝区各1个和2个相同的反向重复区域,其长度分别为83 150、17 903、25 737 bp,其中13个基因有1个内含子,2个基因有2个内含子。特征分析表明：峨眉凤仙花叶绿体全基因组中共检测到76个SSR序列,且多以A/T单核苷酸序列为主,其长度为10～91 bp;检测到50 842个密码子,其中以亮氨酸（Leu）最多,色氨酸（Tyr）最少;密码子偏好性分析显示33个RSCU≥1的密码子多数以A/U结尾。通过邻接法（NJ）构建系统发育树发现,峨眉凤仙花与贵州凤仙花亲缘关系最近,均属于棒凤仙花亚属植物。【结论】...     

叶绿体基因组微卫星标记(cpSSR)研究进展

随着测序技术的发展,叶绿体基因组微卫星标记(cpSSRs)的开发和应用越来越普遍。该研究介绍了叶绿体基因组分子标记的特点、用途、开发方法以及已开发的cpSSRs所具有的特点。随着cpSSRs开发成本的降低及研究技术的成熟,新的cpSSRs不断开发,将会有越来越多的叶绿体基因组SSR分子标记应用于群体遗传学、生物地理学和杂交育种的研究。其在野生植物进化过程研究中所具备的潜力在不久的将来将被充分认识和利用。     

中国古老月季‘月月粉’叶绿体基因组特征

‘月月粉’月季是蔷薇科蔷薇属植物,是中国古老月季品种之一,是现代月季的重要祖先.本研究基于‘月月粉’月季叶绿体基因组图谱,对其序列特征、SSR分子标记、核苷酸多态性及其在蔷薇属中的系统发育位置进行了分析.结果表明：‘月月粉’月季叶绿体基因组序列全长156 591 bp,具有非常典型的四分体结构,共有130个基因,包含86个蛋白编码基因、37个tRNA基因和8个rRNA基因,总GC含量为37.00%;‘月月粉’月季叶绿体基因组保守度极高,与其他4个近缘种‘大花香水’月季、单瓣月季、‘粉红香水’月季、‘亮叶’月季的序列有很好的共线性关系,且蛋白编码区域的保守度和相似度最高;‘月月粉’月季叶绿体基因组共有57个简单重复序列(SSR),且绝大多数是单核苷酸重复序列;‘月月粉’月季与单瓣月季的亲缘关系密切.本研究结果为后续蔷薇属的遗传多样性、遗传结构及系统发育研究提供了科学依据.     

猫尾草叶绿体基因组结构及其解析

【目的】阐明岭南药食两用植物猫尾草的叶绿体基因组结构特征,为猫尾草资源的保护、利用和开发提供理论依据。【方法】采用高通量测序技术开展猫尾草叶绿体基因组测序,并通过生物信息方法进行拼接、注释、解析以及系统进化分析。【结果】猫尾草叶绿体基因组是149 774 bp的环状双链四段式分子,包含128个基因,GC含量为38.2%。猫尾草叶绿体基因组含有26 015个密码子,偏好以A或T结尾;存在110个简单重复序列,以A或T单核苷酸重复居多。序列比对和进化分析显示猫尾草与同属狸尾豆的亲缘关系最近。【结论】首次报道猫尾草叶绿体基因组的全序列,并明确其结构特点,为猫尾草的栽培育种、遗传多样性和资源利用等奠定基础。     

萝藦叶绿体基因组结构及进化发育分析

萝藦(Metaplexis japonica(Thunb.)Makino),具有一定的食用价值和药用价值。本研究目的是获得萝藦叶绿体基因组拼接,分析叶绿体基因组序列特征,确定其在近缘物种中的系统进化关系。研究方法是利用Illumina平台对萝藦叶绿体基因组进行高通量测序,使用一系列生物信息学分析方法,完成基因组拼接和基因注释,分析重复序列特征。结合萝藦多个近缘物种,分析边界基因的变异,构建多物种系统进化树。结果表明,萝藦叶绿体基因组是典型的环状四分体结构,全长157 081 bp, GC含量是36.49%。共注释132个基因,包含有45个光合作用相关基因、74个自我复制相关基因、6个其他基因和7个功能未知基因。鉴定得到271个简单重复序列(SSR)位点,其中以单碱基重复为主,其次是三碱基重复。多物种比较和系统进化分析证实,萝藦属于鹅绒藤属,与马利筋属和牛角瓜属是进化上更近的属间植物。     

柳叶芹叶绿体基因组组装与序列特征

以2020年5月31日采自黑龙江省伊春市的柳叶芹(Czernaevia laevigata turcz.)为试验材料,利用十六烷基三甲基溴化铵法(CTAB)提取基因组DNA,采用Illumina NovaSeq平台进行高通量测序,得到柳叶芹完整的叶绿体基因组序列,分析柳叶芹叶绿体基因组组装、序列特征、系统发育。结果表明：柳叶芹叶绿体基因组总长度146 161 bp,包括1个大单拷贝区长度为93 538 bp、1个小单拷贝区长度为17 779 bp,由2个反向重复序列分别分隔,每个反向重复序列为17 422 bp。对柳叶芹叶绿体全基因组共鉴定出133个基因。系统发育分析表明,柳叶芹与疏叶当归有密切的亲缘关系。柳叶芹的叶绿体基因组序列,为研究伞形科其他植物提供了较为详细、完善的资料,为该物种鉴定以及群体和个体水平的遗传差异分析提供了新的方法。     

金花茶成年树茎段离体器官发生

以金花茶成年树茎段为外植体进行离体器官发生研究。结果表明:分段消毒法是较为理想的消毒方式;附加2 mg.L-1BA及0.5 mg.L-1IAA的改良WPM培养基适合诱导腋芽萌发,萌发率达57.1%;芽苗在附加3 mg.L-1BA及0.2 mg.L-1IAA的改良WPM培养基上增殖效果较好;在附加4 mg.L-1或6 mg.L-1NAA的1/2MS培养基上可诱导芽苗生根。     

蒿属植物叶绿体基因组特征及进化

蒿属植物具有重要的药用和经济价值,开展蒿属物种叶绿体基因组研究,为我国蒿属植物的分类鉴定和资源利用提供借鉴。基于29个蒿属物种叶绿体基因组序列,采用REPuter、MISA、DNASP和IQ-TREE等生物信息学软件,比较叶绿体基因组特征、序列重复和结构变异,并对蒿属物种系统发育进行分析。结果表明,蒿属叶绿体基因组均由大单拷贝(LSC)区、小单拷贝(SSC)区和1对反向重复(IRs)区构成,基因组序列长度150 858～151 318 bp, GC含量相近。所有蒿属叶绿体基因组均注释到114个unique基因,包含80个蛋白编码基因、30个tRNA基因和4个rRNA基因。蒿属叶绿体基因组长重复序列主要由正向重复和回文重复构成,长度30～49 bp。简单重复序列(SSR)主要由A/T碱基构成,其中单碱基重复最多,其次为四碱基重复。RSCU(相对同义密码子使用度)值大于1的30个高频密码子中,13个以A结尾,16个以T结尾。蒿属植物叶绿体基因组结构高度相似,未检测到基因重排或倒置事件。检测到11个核苷酸变异值P_i>0.007的高变区,其中8个位于LSC区,3个位...     

木兰科叶绿体基因组的密码子使用特征分析

木兰科植物是具有重要经济、药用和观赏等价值的原始被子植物,密码子是基因编码区蛋白翻译的核心元件,分析基因组编码区密码子的使用特征,对基因功能和系统进化研究具有重要意义。目前木兰科植物已有29个物种的叶绿体基因组被成功解析和注释。收集已有的木兰科植物叶绿体基因组,系统解析叶绿体基因组编码区的密码子使用特征,并阐释了木兰科植物间的亲缘进化关系。结果表明,29种木兰科植物的叶绿体基因组编码区的同义密码子和最优密码子使用偏好相同,均以A/U结尾,自然选择是叶绿体编码区密码子偏好形成的主要原因。此外,基于29种木兰科植物叶绿体基因组、CDS序列以及密码子偏好特征RSCU值分别构建了系统进化树,分析发现,基于密码子偏好特征的物种间进化关系明显不同于前两者,而叶绿体基因组和CDS序列构建的进化关系更接近物种的真实分类,该结果也进一步支持了位点突变特征和非编码区序列在生物体的进化过程中往往具有重要的作用。     

乳苣叶绿体基因组特征及其系统发育分析

乳苣（Mulgedium tataricum）为菊科（Compositae）乳苣属（Mulgedium）植物,该物种含有天然黄酮类化合物,具有清热解毒、抗肿瘤、抗氧化等作用。叶绿体基因组中含有大量功能基因,在物种鉴定及系统发育中具有重要作用。采用高通量测序技术获得乳苣全长叶绿体基因组序列,并与NCBI已公布的32个菊科物种及拟南芥（Arabidopsis thaliana）的叶绿体基因组进行了系统发育分析。结果显示,乳苣叶绿体基因组大小为152 401 bp,呈现出典型的环状四分体结构,其包含有一对反向重复序列区（IRa和IRb）、大单拷贝区（LSC）和小单拷贝区（SSC）,它们的长度分别为25 010、83 833和18 548 bp。共注释得到132个基因,其中包含8个rRNA基因、37个tRNA基因和87个mRNA基因;SSR位点分析发现,基因组序列中含有21个散在重复序列和197个串联重复序列。边界分析表明,乳苣与其他5个菊苣族物种在边界基因上存在一定差异,且6个菊苣族物种在IR/SC区出现明显扩张和收缩。系统进化分析将菊科14个属的33个物种被聚为两个分支：第一分支包括乳苣属（Mulgedium）、莴苣属(Lactuca)、蒲公英属(Taraxacum)、苦苣菜属(Sonchus)、香青属(Anaphalis)、火绒草属(Leontopodium)、茼蒿属(Chrysanthemum)、蒿属(Artemisia)、紫菀属(Aster)和向日葵属(Helianthus),其中乳苣属和莴苣属的亲缘关系最近;第二分支包括蓟属（Cirsium）、红花属（Carthamus）、风毛菊属（Saussurea）和苍术属（Atractylodes）。研究结果为乳苣属植物的物种鉴定、系统进化及资源开发利用等奠定新的证据和材料基础。     

木兰科叶绿体基因组的密码子使用特征分析

木兰科植物是具有重要经济、药用和观赏等价值的原始被子植物,密码子是基因编码区蛋白翻译的核心元件,分析基因组编码区密码子的使用特征,对基因功能和系统进化研究具有重要意义。目前木兰科植物已有29个物种的叶绿体基因组被成功解析和注释。收集已有的木兰科植物叶绿体基因组,系统解析叶绿体基因组编码区的密码子使用特征,并阐释了木兰科植物间的亲缘进化关系。结果表明,29种木兰科植物的叶绿体基因组编码区的同义密码子和最优密码子使用偏好相同,均以A/U结尾,自然选择是叶绿体编码区密码子偏好形成的主要原因。此外,基于29种木兰科植物叶绿体基因组、CDS序列以及密码子偏好特征RSCU值分别构建了系统进化树,分析发现,基于密码子偏好特征的物种间进化关系明显不同于前两者,而叶绿体基因组和CDS序列构建的进化关系更接近物种的真实分类,该结果也进一步支持了位点突变特征和非编码区序列在生物体的进化过程中往往具有重要的作用。