四种人参属植物叶绿体全基因组结构及其系统发育分析

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为了解析人参属(Panax.Linn.)植物叶绿体基因组结构与其系统发育,本研究基于二代测序技术对珠子参(Panax japonicus var.major)、疙瘩七(Panax japonicus var.bipinnatifidus)、三七(Panax notoginseng)、人参(Panax ginseng)进行全基因组测序,使用生物信息学软件NOVOPlasty组装其叶绿体基因组,并使用Ge Seq在线软件注释。从NCBI中下载竹节参(Panax japonicus)、屏边三七(Panax stipuleanatus)、姜状三七(Panax zingiberensis)、西洋参(Panax quinquefolius)、越南参(Panax vietnamensis)、三叶参(Panax trifolius)和五加(Eleutherococcus gracilistylus)的叶绿体基因。通过REPuter、MISA软件,分析人参属植物叶绿体基因组的重复序列与SSR,以五加(Eleutherococcus gracilistylus)为外类群基因组数据,构建10种人参属植物叶绿体基因组的LSC区、SSC区、IR区、除IR区、IGS区、CDS区和全叶绿体基因组7个数据集,使用MAFFT对齐并对齐后使用MEGA通过最大似然(maximum likelihood,ML)构建系统发育树,分析人参属植物间的亲缘关系,为在分子系统学确定人参属植物位置提供数据支持。研究结果表明,人参属植物叶绿体基因组大小在155 993-156 359 bp,LSC区大小在86 103-86 322bp,SSC区大小在在17 935-18 191 bp,IR区长度在25 887-26 109bp。人参属植物均包含132个编码基因,除去重复基因后共有116个。其中蛋白质编码基因80个,t RNA编码基因31个,r RNA编码基因4个。人参属植物叶绿体基因组GC含量为38.0-38.1%。通过生物信息学方法比较,人参属植物基因未发生丢失或重排。IR区、SSC区、CDS区数据集的进化树显示,珠子参(P.japonicus var.major)与姜状三七(Panax zingiberensis)、越南参(Panax vietnamensis)关系更为紧密,而与竹节参(P.japonicus)和疙瘩七(P.japonicus var.bipinnatifidus)的关系相对较远。本研究结果数据支持在人参属植物的分类中,将珠子参(P.japonicus var.major)列为单独的种,而非竹节参(P.japonicus)的变种。本研究揭示了人参属植物的叶绿体基因组结构,并探讨了人参属植物之间的系统发育关系,为人参属系统进化关系提供有效数据支持。
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