【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】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]为解决濒危物种钻天柳在杨柳科中分类学位置的争议。[方法]本研究通过二代测序技术,从头测序、拼接得到钻天柳叶绿体基因组全序列,并与已发表的9种杨属植物和4种柳属植物的叶绿体基因组全序列进行比较,采用最大似然法、最大简约法和贝叶斯推断法分析了这些物种的系统发育关系。[结果]研究发现:钻天柳总基因组为155 661 bp,由长度为84 536 bp的长单拷贝(LSC)区域和16 215 bp的短单拷贝(SSC)区域,以及一对分隔开它们的27 455 bp的反向重复序列(IRS)组成。钻天柳叶绿体基因组总GC含量为36.68%,共有113个不同的基因,包括79个蛋白质编码基因,30个tRNA基因和4个rRNA基因,其中,有20个基因分布于反向重复区;在所有基因中,有14个基因包含1个内含子,3个基因(rps12、clpP、ycf3)内含有2个内含子;系统发育分析以100%的支持率将钻天柳与柳属黄花柳亚属的2个物种聚为一支,杨属的所有物种聚为另一支。[结论]本研究首次组装并注释了钻天柳叶绿体基因组全序列,并明确支持钻天柳并入柳属,而非单独成属,这将为钻天柳甚至杨柳科的系统进化研究提供重要参考。

【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】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]揭示九叶青花椒叶绿体基因组的结构特征及其与其他物种的系统进化关系，为花椒属种质资源的鉴定、新品种的培育及品种间的遗传分析提供参考。[方法]使用改良CTAB法提取九叶青花椒叶片总DNA。利用BGISeq-500平台进行高通量测序，SPAdes v3.13.0软件组装叶绿体基因组，通过GeSeq注释九叶青花椒的全叶绿体基因组信息，对其叶绿体基因组序列的结构特征、重复序列、密码子偏好性及系统进化关系进行分析。[结果]九叶青花椒叶绿体基因组为典型的四分体组成结构，全长序列为158 579 bp，编码133个基因；测到19个串联重复序列，49个长片段重复，70个简单重复序列；九叶青花椒叶绿体基因组中的蛋白编码基因共有26 398个密码子（不包括终止密码子），在密码子第三位碱基上有较强的A/T碱基偏好性。[结论]本研究首次组装了九叶青花椒叶绿体基因组全序列，明确了花椒属为单系类群，九叶青花椒与野花椒（Z. simulans）关系密切，这将为花椒的遗传信息、花椒种质资源评价、分子育种、cpSSR分子标记的开发及遗传多样性等研究提供了重要参考。

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】阐明药用植物了哥王Wikstroemia indica的叶绿体基因组结构特点及系统进化地位，为了哥王的资源保护和可持续利用提供科学依据。【方法】采用Illumina测序平台进行了哥王叶绿体基因组测序，并通过生物信息技术和软件进行序列拼接、注释以及比对和系统进化分析。【结果】了哥王叶绿体基因组全长为149 864 bp，由86 347 bp的大单拷贝区(LSC)、10 601 bp的小单拷贝区(SSC)以及穿插在它们之间均为26 458 bp的一对反向重复区(IR)构成，具有环状双链四分体结构，包含124个基因。在了哥王叶绿体基因组中共找到64种24 180个密码子，其中30种为高频使用密码子，高频使用密码子中又有29种是以A/T结尾；搜索到93个简单重复序列(SSR)，其中单核苷酸重复居多(72个)，且以A或T及两者组合形成的基序为优势基序。了哥王与近缘植物的叶绿体基因组IR边界存在较为明显的变异。序列比较和系统进化树显示了哥王与同属细轴荛花W. nutans具有最高的序列同源性。【结论】了哥王叶绿体基因组具有植物叶绿体基因组的典型结构，有密码子使用偏好性，含多态性较为丰富的SSR，且与细轴荛花的亲缘关系最近。图5表2参24

【目的】根据基因组浅层测序结果，解析无毛青藤叶绿体基因组的结构、大小、基因组成、密码子偏好性、简单重复序列（SSR）位点及系统发育关系。【方法】以无毛青藤为材料，对其叶绿体基因组进行测序，组装后获得其叶绿体DNA全长序列并进行基因组特征、密码子偏好性、SSR位点及系统发育分析。【结果】无毛青藤叶绿体基因组全长为156 513 bp。其中，GC含量为39.1%。其结构包括大单拷贝区（LSC,85 225 bp）、小单拷贝区（SSC,18 779 bp）以及反向重复序列（IRs,26 254 bp）。4个区段中，IR区的GC含量最高（43.3%）,LSC区的GC含量为37.7%,SSC区最低。共注释得到131个基因，其中，84个位于LSC区，SSC区13个，两个IR区各17个。鉴定出61个SSR位点，碱基组成以A/T碱基类型为主；33个无毛青藤叶绿体基因组密码子的使用具有偏好性，并以A/U碱基结尾。系统发育进化树表明,青藤属6个种分为两支，其中大花青藤与无毛青藤具有较近的亲缘关系，IR/SC边界分析结果显示除红花青藤外，其余5种青藤属植物的JLB(LSC/IRb)边界较为保守。6种青藤叶绿体基因组的基因构成和顺序较为保守，大多数变异存在于相邻基因间隔区内。【结论】无毛青藤的叶绿体基因组相对较大，且较为保守，并与大花青藤具有较近的亲缘关系。研究结果可为无毛青藤及其近缘种叶绿体基因组系统进化分析提供重要的理论参考。

【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。

3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A合酶(HMGS)是甲羟戊酸(MVA)代谢途径中的关键酶,催化乙酰-Co A和乙酰乙酰-Co A缩合形成戊二酸单酰辅酶A(HMG-Co A)。研究基于蓖麻、麻疯树、木薯和橡胶树已释放的基因组和EST数据,对这4种大戟科植物的HMGS基因进行了系统鉴定,并在此基础上分析了其基因结构与进化关系。结果表明,蓖麻、麻疯树、木薯和橡胶树分别含有1、1、2和2个HMGS基因,所有基因均包含11个内含子。同源分析表明,HMGS广泛存在于各种古细菌、真细菌和真核生物中,显示出较早的起源。在大多基因组已测序的绿色植物中,HMGS主要以单拷贝的形式存在,其中包括团藻、拟南芥、蓖麻和...

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。

分析栀子叶绿体基因组密码子的偏好性并探讨其主要影响因素，为栀子叶绿体基因组研究及其遗传改良提供参考依据。利用Codon W1.4.2、CUSP和SPSS 20.0软件统计和计算密码子的碱基含量，分析密码子使用模式。结果表明：栀子叶绿体基因组密码子第3位GC含量(GC3)为28.44%,低于第1(GC1)、2位GC含量(GC2),GC1和GC2分别为47.33%、39.56%;有效密码子数(ENC)为36.78～56.95,平均值为47.42;ENC与GC1、GC2之间的相关性均不显著，与GC3之间呈极显著正相关，相关系数为0.356;GC1和GC2的平均值(GC12)与GC3之间的相关性不显著，相关系数为0.102;45.45%基因的ENC比值频数为0.0～0.1;结合高频及高表达密码子分析结果，最终确定UUU、UUA、UUG等19个密码子为栀子叶绿体基因组的最优密码子。综合分析显示，栀子叶绿体基因组密码子末位碱基偏好以A或U结尾，偏好性弱，其密码子偏好性主要受自然环境选择和突变因素的影响，是多因素共同作用的结果。