【目的】分析悬钩子属植物叶绿体基因组结构特征和系统演化机制，为悬钩子属物种的分类及演化提供分类依据，并为DNA条形码的编制和悬钩子属植物的保护提供理论支持。【方法】利用生物信息学及比较基因组学的方法对16种悬钩子属植物叶绿体基因组的大小、结构、组成、重复序列、边界扩张、基因组共线性、正向选择作用及系统发育进行了分析。【结果】16种植物的叶绿体基因组都具有典型的四联体结构，长度为155 286～156 668 bp，平均GC含量为37.15%，基因组大小变异整体较小，其中SSC区域和IR区域的长度更为稳定。在编码基因的功能分类中发现仅8种悬钩子属植物具有2个完整拷贝的ycf1基因且一些基因在部分植物中只有单个拷贝。边界扩张分析结果显示，反向重复区边界不存在明显的收缩或扩张现象。共线性与系统发育分析结果显示，太平莓与其余15种植物具较高的相似度，有良好的共线性关系；太平莓与柔毛梨叶悬钩子、竹叶鸡爪茶的亲缘关系较近，但太平莓与竹叶鸡爪茶的相似度最低。对悬钩子属植物进行Taijima’ test分析发现悬钩子属植物有群体扩张的趋势，且蛋白质编码基因具有一定程度的纯化选择或中性选择作用。【结论】悬钩子属植物叶绿体基因组高度保守，物种间亲缘关系越近，叶绿体基因组相似性越高，反之并不成立。根据叶绿体基因组的序列，可以定位它们在系统发育树中的位置，并分析它们之间的亲缘关系。

【目的】获取杨柳科叶绿体基因组的结构及序列特征,揭示杨柳科植物的系统发育关系。【方法】利用Excel和本地Blast,分析统计杨柳科已公布的23种植物叶绿体基因组大小、结构组成、基因数量、排列顺序及内含子等信息;同时基于55个共有单拷贝蛋白编码基因,采用NJ法进行系统发育分析。【结果】杨柳科23种植物叶绿体基因组大小在155～159 kb,主要由大单拷贝区(LSC)长度差异引起。各物种基因排列顺序基本一致,均为2个IRs和2个SCs的典型四元组合结构,4个边界主要位于rpl22、ycf1、rps19基因处。psbZ、ycf15、lhbA、infA、trnK、trnG、trnL、trnV、trnI、trnA等基因存在缺失现象,引起基因数量差异。内含子在细胞色素复合物(petB)基因、RNA聚合酶(rpoC2)基因和核糖体蛋白(rpl2)基因等内发生结构变异,引起基因长度差异。系统进化分析结果表明,杨树聚类为4个高支持率进化支,钻天柳等7种柳树分为2个进化支。【结论】叶绿体基因组支持杨属、柳属独立进化,为杨柳科系统分类和系统发育提供了分子证据。

【目的】为了解析极小种群植物盐桦叶绿体基因组结构,筛选SSRs分子标记和桦属叶绿体基因组高变区,采用高通量测序技术完成盐桦叶绿体基因组测序并与其近缘种进行比对分析。【方法】采集盐桦幼叶,使用TIANGEN试剂盒提取DNA并利用HiSeq Xten测序平台进行测序。以欧洲矮桦叶绿体基因组作为参考,使用MITObim v1.8和NOVOplasty软件拼接组装盐桦叶绿体基因组,并利用生物信息学手段进行特征分析。【结果】利用质量控制后的30 000 000条clean data,成功拼接完成序列全长为160 648 bp的盐桦叶绿体基因组,NCBI登录号为MG674393。其中,大单拷贝(LSC)区段长度89 553 bp,GC含量33.7%,小单拷贝(SSC)区段长19 027 bp,GC含量为29.7%,2个反向重复区(IRs)区段均为26 034 bp,GC含量42.5%。成功注释了盐桦叶绿体基因组共114个基因,其中包括79个蛋白编码基因,31个tRNA基因和4个rRNA基因。盐桦叶绿体基因组含有91个SSRs位点,其中33个SSRs均由A或T组成。SSRs主要分布于LSC区,56个SSRs位于LSC区,13个SSRs位于SSC区,而IRs区有22个SSRs。对盐桦和欧洲矮桦叶绿体全基因组进行比对分析,结果显示ndhC-trnV、petA-psbJ、rpl22-rps19区域的核酸变异度(π>0.2)显著高于其他区域,高变区的位置都位于LSC区,而IRs区和SSC区内2种植物变异度较小。正选择分析显示ycf1,rpoC1,rpl2与ndhA 4个基因出现正选择信号。盐桦、欧洲矮桦与其他双子叶植物共14条叶绿体全基因组序列通过MP、NJ方法进行聚类分析,MP和NJ树中的11个节点中有9个支持度为100%。支持盐桦和欧洲矮桦亲缘关系最近,桦木属物种与天目铁木在同一分支。【结论】通过高通量测序和生物信息学分析,得到盐桦叶绿体基因组。比对分析表明结构、基因组成和SSRs分布都与欧洲矮桦叶绿体基因组相似,二者在3个片段区域存在较高的核酸多态性,可作为桦属植物叶绿体基因组高分辨率的分子条形码。正选择分析确定有4个基因出现正选择信号(ycf1,rpoC1,rpl2,ndhA)。本研究结果可为极小濒危植物盐桦的保护工作提供重要的遗传背景信息。

【目的】全面解析鸡骨柴[Elsholtzia fruticosa (Thunb.) Hyland.]叶绿体全基因组序列与结构特征，探讨香薷属药用植物叶绿体基因组的整体特征与变异模式，比较序列的种间变异情况，筛选种间高变异序列，为香薷属药用植物叶绿体基因组的深入研究和应用奠定基础。【方法】以传统民族药用植物鸡骨柴为试验材料，采用高通量测序技术对鸡骨柴进行叶绿体基因组测序、组装和注释，同时利用生物信息学手段对4种香薷属药用植物（鸡骨柴、海州香薷、密花香薷、边山香薷）叶绿体基因组的反向重复区边界、结构同源性、基因密码子使用偏性参数、核苷酸组成及进化关系进行分析。【结果】①鸡骨柴叶绿体基因组全长为151 550 bp，为典型四分体结构，共检测出49个简单重复序列（SSRs）。②4种香薷属药用植物叶绿体基因组边界扩张收缩较为稳定相似，只在个别种（密花香薷、边山香薷）中发生了较小变异。③4种香薷属药用植物的非编码区变异大于编码区，同时大单拷贝区的变异程度最高，反向重复区a的变异程度最低。④相对于其它3个物种，鸡骨柴叶绿体基因组变异程度最低，psbA、petA、psbF、ycf1、petG和psbL等基因编码区存在显著差异，同时trnQ-UUG、trnS-GCT、trnM-GTT、trnS-GGA、trnL-CAA等基因间隔区也存在不同程度的变异。⑤4种香薷属药用植物叶绿体基因组密码子偏好性主要受碱基突变和选择压力的影响，最优密码子大多以A或T（U）作为第3位碱基。⑥系统发育树表明鸡骨柴与野拔子亲缘关系最近。【结论】本研究对香薷属药用植物的系统发育研究和分子标记开发等工作提供了参考依据。

【目的】李属植物种类庞杂，其线粒体基因组相关研究较少。利用比较基因组学对李属植物线粒体基因组进行分析，旨在为李属植物系统发育、种群鉴定等研究提供参考。【方法】基于NCBI数据库已发布的7种李属植物线粒体基因组序列，利用生物信息学的方法，对其基因组的特征、组成，基因转移，遗传变异，系统发育等方面进行分析。【结果】7种李属植物的线粒体基因组序列长度为422 215(寒樱)～535 727 bp(梅),GC含量均约为45%,编码序列数量相近。跨膜结构域分析显示，线粒体基因组部分开放阅读框可能包含信号肽。DNA从叶绿体迁移至线粒体分析显示，tRNA基因比rRNA基因更为保守。7种李属植物线粒体基因组密码子偏好性不强，但共线性较高，大多数蛋白质编码基因在进化过程中受纯化选择。线粒体全基因组和单基因系统发育分析显示，寒樱与浙闽樱桃、梅与山杏的亲缘关系更近，李与光核桃的亲缘关系也较为接近，此结果与植物学分类标准存在一致性。【结论】李属线粒体基因组是其全基因组的重要组成部分，其序列较为保守，可用于物种鉴定、系统发育等方面的研究。

【目的】中国特有的野生牡丹一直被国内外视为珍贵的种质资源。野生矮牡丹被认为是现代栽培牡丹品种重要的祖先种之一,开展矮牡丹在内的芍药属植物叶绿体基因组(cp DNA)特征分析对阐明牡丹系统进化、培育和改良栽培品种具有重要的理论与实践价值。【方法】在矮牡丹叶绿体高通量测序的基础上,从NCBI数据库下载凤丹牡丹、大花黄牡丹、滇牡丹、川赤芍和草芍药的cp DNA数据,利用Geneious 8. 0、EMBOSS 6. 4. 0等软件,对芍药属6个种的cp DNA进行对比分析。【结果】矮牡丹cp DNA序列共152 628 bp,共有112个基因,使用25 988个密码子,编码蛋白78个;有19个基因(包括4个rRNA、7个tRNA、8个蛋白编码基因)在IR(反向重复)区重复。共搜索到143个SSR位点,单核苷酸重复基序位点最多,为116个(占81. 12%),没有六核苷酸重复基序。尽管芍药属叶绿体基因组比较保守,但不同种间IR和LSC(大单拷贝区)的边界位置仍有一定变化,凤丹牡丹LSC/IR的rpl2基因有718 bp延伸至LSC区域,而其他种的rpl2基因均完整地位于IR区。【结论】从基因组大小和基因内容来看,芍药属cp DNA高度保守;草芍药与滇牡丹cp DNA最大,为152 698 bp;凤丹牡丹cp DNA最小,为152 153bp。矮牡丹cp DNA蛋白编码基因密码子偏好使用A/T碱基,SSRs位点的碱基组成也偏好使用A/T碱基,143个SSRs位点中,A/T组成的位点有134个;矮牡丹cp DNA SSRs分布具有不均匀性,14个SSR位点位于IR区段,103个位于LSC区段,26个位于SSC区段。IR边界分析显示,芍药属LSC/IRb的边界变化是IR区扩张与收缩的主要原因。研究结果为芍药属植物的系统进化与栽培起源等研究提供支持,对芍药属植物分子标记开发及优良品种选育具有参考价值。

【目的】四川山胡椒具有重要的药用价值，开展叶绿体基因组研究对山胡椒属物种鉴定、遗传多样性分析和资源保护具有重要的理论和实践意义。【方法】基于Illumina HiSeq 2000高通量测序平台进行测序，从头组装了完整的四川山胡椒叶绿体基因组，并对其基因组结构、基因构成及序列重复和系统发育进行分析。【结果】四川山胡椒叶绿体基因组全长152 851 bp,呈典型的四分结构，共编码125个基因，其中蛋白编码基因81个，tRNA基因36个，rRNA基因8个；编码基因的鸟嘌呤和胞嘧啶碱基的出现频率GC3s为27.96%,21个最优密码子中有20个以A/U(T)结尾；27对长序列重复中，正向重复和回文重复分别占比44%和41%,长度为30 bp和33 bp的序列分别占44%和30%; 181个SSR位点中，A/T单碱基重复占68%,位于基因间区的占55%;鉴定了6个高变区(petA-psbJ、trnH-psbA、petK-psbI、ccsA-ndhD、rpl32-trnL和ycf1);系统发育分析显示，山胡椒属分为5个聚类组，四川山胡椒与黑壳楠亲缘关系最近。【结论】四川山胡椒叶绿体基因组结构保守，偏好以A或U(T)结尾的密码子；鉴定的高变区和SSR位点可作为山胡椒属物种鉴定的DNA条形码。研究结果可为山胡椒属分子标记开发、系统进化研究及优良品种选育提供参考。

通过DNBSEQ-T7测序平台对苏丹草叶绿体基因组进行了测序，并对其结构特征、系统进化关系以及密码子偏好性进行了分析。结果表明，苏丹草叶绿体基因组为典型的四分体结构，长度为140754 bp，共注释了86个CDS（蛋白编码）基因、38个tRNA（转运RNA）基因和8个rRNA（核糖体RNA）基因，缺失ccD和ycf1基因；苏丹草叶绿体基因组共检测到27个简单序列重复（simple sequence repeat，SSR）和47个长重复序列（long repeat sequence，Longrepeat）；LSC（大单拷贝）区和SSC（小单拷贝）区的核苷酸多态性显著高于IR（反向重复）区，LSC区的变异性大于SSC区和IR区，Pi（核苷酸多样性）变化范围为0-0.01852，通过Pi（≥0.01215）筛选出10个高变异区域，均位于LSC区；苏丹草及其11个近缘种叶绿体基因组密码子各位置GC含量不同，偏好以A/U结尾，平均ENC值为47.50，密码子偏性较弱；影响苏丹草及其11个近缘种密码子使用偏性的主要因素为自然选择，内部突变压力的影响较小；苏丹草叶绿体基因的最优密码子共15个（CAA、AAA、UUU、UAU、AUU、UAA、GCA、CCA、ACU、GUA、AGA、CGA、CUU、UCC、UCU），均以A、U结尾；苏丹草与高粱双色亚种Sorghum bicolor subsp. drummondii （MW999225）亲缘关系较近。本试验结果能为苏丹草分子标记的开发、遗传多样性以及进一步研究高粱属植物的保护生物学和种群遗传学提供参考。

以直穗小檗为材料进行叶绿体基因组测序和组装,分析其叶绿体基因组结构特征,并讨论系统进化关系。结果表明:直穗小檗叶绿体基因组全长167 036 b,GC含量占总碱基数量的38.16%,共编码144个功能基因;直穗小檗叶绿体基因组序列中共发现109个微卫星位点,A/T碱基组成的单核苷酸重复序列占比最高(73.4%);系统发育分析表明,直穗小檗与朝鲜小檗、黄芦木以及威宁小檗的亲缘关系更近,同时与十大功劳属的阿里山十大功劳和阔叶十大功劳聚为一支。该结果为进一步研究直穗小檗的遗传资源、物种资源鉴定和系统发育分析提供了依据。

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。

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。

【目的】解析贵定鸟王茶的叶绿体全基因组序列，为其系统发育进化关系研究提供依据。【方法】以3份贵定鸟王茶为试验材料，采用高通量测序技术通过对贵定鸟王茶叶绿体全基因组进行测序、组装和注释，并与来源于NCBI网站的信阳10号、凤凰单枞柚花香（Camellia sinensis cultivar Youhuaxiang）及半天腰（Camellia sinensis cultivar Bantianyao）等23种山茶属近缘植物的叶绿体基因组序列进行系统发育分析，研究贵定鸟王茶叶绿体的基因组特征。【结果】贵定鸟王茶叶绿体基因组全长15 7071 bp，GC和AT含量分别为37.29%和62.71%，为典型四区域结构；共注释光合作用和自我复制等相关基因138个，包括atpA、atpB和atpE等89个蛋白编码基因，rrn5、 rrn4.5和 rrn23等8个rRNA基因，以及trnA-FME，trnC-GCA和trnD-GUC等41个tRNA基因；密码子使用分析表明，编码亮氨酸密码子数量最多，编码半胱氨酸密码子数量最少，并且该物种叶绿体编码基因偏好以A/U（T）结尾；SSR分析表明，贵定鸟王茶SSR较丰富，为其SSR引物开发及系统发育研究奠定基础；IR区边界的收缩与扩张分析表明，贵定鸟王茶四个IR边界区JLB、JSB、JSA、JLA与信阳10号完全一致，无收缩与扩张现象，而与其他7个品种（凤凰单枞、黔茶1号、半天腰、白鸡冠、白叶1号、德宏茶和龙井）相比，均有不同程度的扩张与收缩；系统发育分析表明，贵定鸟王茶与茶亲缘关系较近，其中与信阳10号的亲缘关系最近。【结论】本研究阐明了贵定鸟王茶叶绿体基因结构以及与其他茶树进化关系，为该物种遗传多样性、种群历史动态及系统发育与亲缘关系研究奠定基础。

【目的】组装华中樱叶绿体基因组并进行序列特征分析和分子标记初步鉴定。【方法】分别应用SPAdes、prodigal v2.6.3、hmmer v3.1b2及aragorn v1.2.38软件进行华中樱叶绿体基因组组装、基因编码区注释、r RNA和t RNA预测。应用OGDRAW软件进行叶绿体基因组图谱绘制。运用DNAMAN软件对26个樱亚属物种和华中樱的叶绿体基因组序列进行多重比对，人工检索华中樱特有的SNP和InDel位点。应用Codon W1.4.2和EMBOSS的cusp软件分析叶绿体基因组中基因的相对同义密码子使用度。【结果】华中樱叶绿体基因组大小为158 019 bp，其中小单拷贝区（Small single copy,SSC）、大单拷贝区（Large single copy,LSC）和反向重复区（Inverted repeat,IR）大小分别为19 247、85 910和52 862 bp，总GC含量为36.7%。华中樱叶绿体基因组共编码130个基因，包括8个核糖体RNA基因、37个转运RNA基因以及85个蛋白编码基因。序列中有SSR位点240个，其中单核苷酸重复位点153个，二核苷酸重复位点12个，三核苷酸重复位点63个，四核苷酸重复位点11个，六核苷酸重复位点1个。通过与另外26种樱亚属植物叶绿体基因组序列进行多重比对，鉴定了华中樱潜在的种特异性SNP位点29个，InDel标记8个。对密码子进行统计可知，该物种的66种密码子编码了21种氨基酸，其中RSCU> 1的密码子共有32个，有29个以A/U结尾，这些密码子结尾具有A/U偏好性。【结论】华中樱叶绿体基因组是典型的环状四分体结构，其与其他蔷薇科植物叶绿体基因组大小相近。挖掘了一批SSR、SNP和InDel标记，可为华中樱谱系地理学、群体遗传学和种间杂种鉴定等研究提供参考。

【目的】通过叶绿体基因组密码子偏好性，分析5种柏科植物(秃杉、水杉、杉木、福建柏、日本柳杉)的亲缘关系，筛选出与秃杉亲缘相近者作为异种砧木，为秃杉无性繁殖与规模化生产提供理论参考。【方法】通过NCBI下载并筛选5种柏科植物的蛋白编码序列，使用CUSP、CodonW、SPSS、MAFFT等软件分析密码子偏好性形成模式，并构建聚类树和系统发育树。【结果】5种柏科植物叶绿体密码子的A/T碱基均较多，且第3位以A/T结尾为主；有效密码子数基本高于35,密码子使用偏好性总体较弱；由中性绘图分析、ENC-plot分析、PR2-plot分析可得，密码子偏好性的形成同时受自然选择、碱基突变等多种因素影响，且自然选择是主导因素；通过相对同义密码子分析和最优密码子分析确定AAA、CCA、GCU同时为秃杉、水杉、杉木与福建柏的最优密码子，无以G/C结尾的密码子；秃杉与水杉、杉木、福建柏、日本柳杉共有的最优密码子分别为9、7、11、7个，数量上差异较小；基于相对同义密码子使用度与基于蛋白编码序列构建的进化树结构相似，基于全序列和蛋白编码序列构建的系统进化树均显示秃杉与杉木的亲缘关系最为接近。【结论】叶绿体基因组密码子偏好性可用于异砧嫁接中砧木选择方法的优化，杉木与秃杉的亲缘关系相近，推荐使用杉木作为秃杉嫁接的异种砧木。

【目的】通过对蒲桃属叶绿体基因组的特征、密码子使用模式以及系统发育分析，探讨蒲桃属系统发育关系及密码子偏好性的形成因素，促进其药用价值进一步开发利用。【方法】本研究以Illumina高通量测序技术获得的红枝蒲桃叶绿体基因组序列和从NCBI直接获取的蒲桃属5个种的叶绿体基因组为研究对象，利用Rstudio及其他软件，分析蒲桃属6个物种叶绿体基因组特征、密码子使用模式和系统发育关系。【结果】蒲桃属叶绿体基因组IR区相对保守，LSC区和SSC区非编码区变异较大，编码区较为保守，但6个物种编码区的ycf1基因表现出明显的变异性；蒲桃属物种大多与桉属聚在同一大支；密码子偏好性分析表明，GC、GC_(1)、GC_(2)、GC_(3)含量均稳定在一个值附近，GC_(3)含量最低仅达28%左右，且RSCU>1的30个高频密码子中有29个以A/U结尾；GC_(3)与GC_(12)的相关系数最大为0.141，未达到显著水平；ENC比值多分布在0.05～0.15。【结论】蒲桃属叶绿体基因组高度保守，与桉属(Eucalyptus）亲缘关系较近。第三位密码子偏好使用A/U结尾，密码子使用模式在受到突变影响的同时，主要受到自然选择的影响。CGU、AGU、AAA、GCU、GGU、GUA、GAA等蒲桃属6个物种的共同最优密码子为蒲桃属叶绿体基因组的最优密码子。