款冬叶绿体基因组序列特征及其系统发育分析

摘要

款冬Tussilago farfara L.为菊科植物Compositae款冬属Tussilago多年生草本植物,其干燥花蕾及叶具有良好的生物活性成分,在我国及欧洲地区药用历史悠久。本文对款冬全叶绿体基因组特征、序列重复、结构变异和系统发育进行了研究,利用Illumination技术对款冬叶绿体基因组进行测序后,进一步通过组装、注释获得了完整的款冬叶绿体基因组,随后开展了反向重复-大单拷贝/小单拷贝区的收缩和扩张分析、基因组序列变异等一系列的特征分析,并利用从NCBI下载的13种同科植物序列构建了邻接系统发育树。结果表明,款冬叶绿体基因组总GC含量为37.4%,长度为150 300bp;共注释得到125个基因,其中包括82个蛋白编码基因、35个tRNA和8个rRNA;共检测出148个简单重复序列（simple sequence repeats, SSR）位点,相对同义密码子使用度显示,在64种密码子中,有31种密码子的使用度＞ 1,密码子偏好A/U结尾;边界分析显示款冬在内的7种菊科植物叶绿体基因组均高度保守大单拷贝（large single-copy, LSC）区和一个小单拷贝（small single-copy, SSC）区序列变异高于反向重复（inverted repeat, IR）区;系统发育分析中,样品款冬与已报道的榆林产款冬叶绿体基因组支持率呈100%,聚为一小支,并与橐吾属植物复序橐吾、全缘橐吾等构成一个单系分支。本研究获得了高质量的款冬叶绿体全基因组,并对其基因组特征、密码子偏好性、简单重复序列SSR特性、SC/IR边界、序列变异和系统发育等进行了全面的分析,可为该药用植物的物种鉴定、遗传多样性分析及资源开发提供依据。