白花重楼叶绿体基因组特征及系统发育分析

摘要

白花重楼(Paris polyphylla var. alba)为藜芦科(Melanthiaceae)重楼属药用植物,为国家二级重点保护植物。随着重楼原料药需求量逐渐上涨,白花重楼野生资源遭到严重破坏。为保护白花重楼遗传资源和探讨该物种的系统位置,本研究对白花重楼的全基因组进行高通量测序,通过组装和注释获得其完整的叶绿体基因组序列。对其基因组结构特性和系统发育关系分析结果表明,白花重楼叶绿体基因组全长163 944 bp,大单拷贝区(large single-copy, LSC)、小单拷贝区(small single-copy region, SSC)和反向互补重复区(inverted repeats, IR)长度分别为84 179、12 967、33 399 bp,为典型的四分体结构。白花重楼叶绿体基因组共编码134个基因,包括88个蛋白质编码基因,38个tRNA基因和8个rRNA基因。白花重楼叶绿体基因组共检测到645个长重复序列和97个SSR(simple sequence repeat)位点,长重复序列以正向重复和回文重复为主,SSR以单碱基重复A/T类型为主。基于重楼属34种(含种下单位)叶绿体全基因组构建的系统进化树显示,重楼属为单系类群,可划分为5个大的分支,七叶一枝花各变种虽然均位于蚤休组,但并不构成单系,白花重楼与毛重楼亲缘关系最近。本研究通过二代测序数据组装获得了完整的白花重楼叶绿体基因组序列,明确了白花重楼在重楼属中的系统位置,为研究重楼属植物的系统进化、物种鉴定和资源保护提供科学依据。