黄连属(Coptis)是毛茛科(Ranunculaceae)的多年生草本植物,共约14种,主要分布在北温带,而多数产于亚洲东部。黄连属植物地下根茎常作为中药材,在《神农本草经》中列为上品,有清热燥湿,泻火解毒之功效,具较高的经济价值和较好的市场前景。目前中药材市场比较混乱,产品质量的优劣并存,混伪品普遍存在,为保证用药安全和人们的身体健康,中药材真伪鉴定和质量检测的技术越来越受到学者的关注和研究。在以往研究中黄连的鉴定主要集中在形态鉴定和活性物质检测上,具有样品要求高、花费时间长、结果人为性等特点。而分子鉴定具有精准、快速、成本低等优点,现已成为鉴定领域的常用手段和研究热点。叶绿体是植物细胞中重要的细胞器,其基因组具有序列高保守性和低碱基替换率。因此叶绿体基因组的研究便于筛选该属植物的高变异序列片段,是研究物种鉴定及系统进化发育的强有力工具。本研究中,我们组装并注释了短萼黄连(Coptis chinensis var.brevisepala,MT773634)、三角叶黄连(Coptis deltoidea,MT576696)、峨眉黄连(Coptis omeiensis,MT773636)、日本黄连(Coptis japonica,MT773635)、云南黄连(Coptis teeta,MT773638)、五裂黄连(Coptis quinquesecta,MT773637)六种植物的叶绿体基因组,最终的基因组序列均提交至NCBI官网,同时下载了黄连(Coptis chinensis)的基因组序列(MK569483.1),运用生物信息学技术对黄连7个种植物的叶绿体基因组进行比较分析、序列片段鉴定能力评估以及该属系统发育分析。最终本文为该属叶绿体基因组的进一步深入研究提供了数据支持,为物种鉴定提供了新思路,也为毛茛科植物系统进化发育提供了研究基础。本研究的主要内容及结果如下:(1)黄连属7个物种的叶绿体基因组呈现四分体结构(LSC/IRa/SSC/IRb),各物种长度存在较小差异(154,156 bp-154,985 bp)。其叶绿体基因组共编码131个基因,其中包括86个蛋白编码基因,37个t RNA基因和8个r RNA基因。其中23个含内含子的基因共含有27个内含子,包含rps12这个反式剪切基因。蛋白编码基因的密码子数目差异性较小(26,494-26,652个)。编码最多的氨基酸是亮氨酸,最少的是半胱氨酸。蛋白编码基因编码的RSCU值相似,均有31种偏好密码子(RSCU>1)。叶绿体基因组中共识别出直接重复65个、串联重复77个、回文重复97个。此外,还识别出单核苷酸SSR(1004个)、二核苷酸SSR(96个)、三核苷酸SSR(41个)、四核苷酸SSR(60个)、五核苷酸SSR(5个)以及六核苷酸SSR(4个)。此外,黄连属7个物种的叶绿体基因组在IR/SC边界存在较小差异。(2)黄连属7个物种叶绿体基因组的序列相似性分析表明其存在差异。编码区比非编码区保守,IR区域的核苷酸多态性明显低于LSC区和SSC区。ycf1基因具有多个变异位点,是高度变异的基因。本研究中,推荐变异率最高而长度适中的trn H-GUG-psb A、pet A-psb J、ccs A-ndh D、ndh F-rpl32等4个基因间隔区作为黄连属植物的特异性DNA条形码。系统发育分析表明,7种黄连聚在一起,形成一个单系群。在我们的两个系统发育树(ML树和NJ树)中,五裂黄连处于最基部,其次是日本黄连,云南黄连和峨眉黄连。三角叶黄连、黄连和短萼黄连遗传距离差距很小,这三个物种可能具有较为紧密的亲缘关系。