Page 133 - 《广西植物》2022年第10期

１０ 期 张倩等: 白花刺续断野生居群的叶绿体全基因组特征解析 １ ７ ５ １

ｐｈｙｌｏｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬ ｔｅｎ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓ ｆｒｏｍ ｆｉｖｅ ｗｉｌｄ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅｄ ｂｙ Ｉｌｌｕｍｉｎａ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ
ｐｌａｔｆｏｒｍ. Ａｆｔｅｒ ａｓｓｅｍｂｌｙ ａｎｄ ａｎｎｏｔａｔｉｏｎꎬ ｔｅｎ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ ｇｅｎｏｍｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ. Ｍｏｒｅｏｖｅｒꎬ ｇｅｎｏｍｅ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｗｅｒｅ ｅｘｐｌｏｒｅｄ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) Ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ
ｇｅｎｏｍｅｓ ｏｆ Ａ. ａｌｂａ ｗｅｒｅ １５５ ３３５－１５６ ２６６ ｂｐ. Ａ ｔｏｔａｌ ｏｆ １１３ ｇｅｎｅｓ ｗｅｒｅ ａｎｎｏｔａｔｅｄꎬ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ７２ ｐｒｏｔｅｉｎ￣ｃｏｄｉｎｇ ｇｅｎｅｓꎬ
３０ ｔＲＮＡ ｇｅｎｅｓ ａｎｄ ｆｏｕｒ ｒＲＮＡ ｇｅｎｅｓ. Ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ ｇｅｎｏｍｅ ｗａｓ ｈｉｇｈｌｙ ｃｏｎｓｅｒｖｅｄ ｉｎ ｓｐｅｃｉｅｓ ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｓｉｚｅꎬ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬ ＧＣ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｇｅｎｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ. (２) Ｇｅｎｏｍｉｃ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｒａｇｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｌａｒｇｅ
ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｃｏｐｙ ｒｅｇｉｏｎꎬ ａｎｄ ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ｎｏ ｏｂｖｉｏｕｓ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ ＩＲ
ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ. (３) Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｇｅｎｅｔｉｃｓ ｒｅｖｅａｌｅｄ ｒｉｃｈ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｗｉｌｄ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ
ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬ ａｎｄ ｔｈｅｒｅ ｗｅｒｅ ｃｅｒｔａｉｎ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｓｔａｎｃｅｓ ａｎｄ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｄｉｓｔａｎｃｅｓ. Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ
ｌａｙｓ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｇｅｎｅｔｉｃｓ ａｎｄ ｐｈｙｌｏｇｅｎｏｍｉｃｓ ｏｆ ｓｐｅｃｉｅｓ ｉｎ Ａｃａｎｔｈｏｃａｌｙｘ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ａｃａｎｔｈｏｃａｌｙｘ ａｌｂａꎬ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ ｇｅｎｏｍｅꎬ ｍｅｄｉｃｉｎａｌ ｐｌａｎｔꎬ ｇｅｎｅꎬ ｐｈｙｌｏｇｅｎｏｍｉｃｓ

白花刺续断( Ａｃａｎｔｈｏｃａｌｙｘ ａｌｂａ)ꎬ又名白花刺 统发育关系ꎻＺｈａｎｇ 等(２０２１) 基于叶绿体基因组重
参ꎬ 隶 属 于 川 续 断 科 ( Ｄｉｐｓａｃａｃｅａｅ ) 刺 续 断 属 建了桃金娘目(Ｍｙｒｔｉｆｌｏｒａｅ) 的物种分化时间和系统
(Ａｃａｎｔｈｏｃａｌｙｘ)ꎮ 该属在我国有 ４ 种 ２ 变种ꎬ主要分 发育关系ꎮ 但叶绿体基因组在长期进化过程中ꎬ结
布在云南、四川、西藏等地(Ｈｏｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１１)ꎮ 白 构上会发生一些变异ꎬ如反向重复区收缩、倒位、基
花刺续断以全草入药ꎬ为传统藏药ꎬ其藏药名为“江 因和内含子的丢失等 ( Ｚｈａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１４ꎻＬｉａｏ ｅｔ
才嘎保”ꎬ始载于«四部医典»(国家中医药管理局中 ａｌ.ꎬ ２０２０ꎻ姜汶君等ꎬ２０２０)ꎬ这些结构变异为揭示物
华本草编委会ꎬ２００２)ꎮ 它是国家卫生部藏药药品 种系统发育和进化关系等提供了遗传信息ꎮ 由此
标准中收载的三种“刺参”之一(青海省药品检验所 可见ꎬ植物叶绿体全基因组序列能提供丰富的遗传
和青海省藏医药研究所ꎬ１９９６)ꎬ具有健胃、催吐之 信息ꎬ在分类鉴定、系统发育及进化等方面具有重
功效ꎮ 内服可用于关节疼痛、小便失禁、腰痛、眩晕 要意义ꎮ 那么ꎬ植物叶绿体全基因组是否适用于种
及口眼歪斜ꎬ外用治疗疮、化脓性创伤ꎬ还具有抗肿 内居群水平上的群体遗传学研究? 由于群体水平
瘤作用(国家中医药管理局中华本草编委会ꎬ２００２ꎻ 上测序成本较高ꎬ数据分析方法尚不成熟等ꎬ相关
杨竞生ꎬ１９８９)ꎮ 近年来ꎬ有关白花刺续断的研究主 研究还较少ꎮ
要集中在其有效成分、含量测定及提取工艺等方面 本研究以白花刺续断野生居群个体为研究材

(吴春 蕾 等ꎬ ２０１１ꎻ Ｚｈａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１３ꎻ 杨 圣 贤 等ꎬ 料ꎬ拟采用二代测序技术进行高通量测序ꎬ并对其
２０１４ꎻ张志锋等ꎬ２０１５)ꎮ 如张志锋等(２０１８)发现白 叶绿体全基因组进行拼接、注释及进化分析ꎮ 拟

花刺续断中含有皂苷、生物碱、甾醇等类型化合物ꎬ 探讨以下科学问题:(１)白花刺续断的叶绿体全基
其中皂苷类是其主要有效成分ꎮ 而分子生物学方 因组序列有何特征ꎻ(２)叶绿体全基因组能否用于
面的研究较少ꎬ仅有 Ｗａｎｇ 等(２０２０) 报道了该种的 解析白花刺续断种内居群水平上的遗传结构ꎮ 本
叶绿体基因组序列ꎮ 那么ꎬ在白花刺续断的种内居 研究将为刺续断属相关物种的分子遗传学研究奠

群水平上ꎬ其叶绿体基因组序列有什么变化特征呢? 定基础ꎬ也为叶绿体全基因组在群体遗传研究方
叶绿体基因组在被子植物中通常为母系遗传ꎮ 面开展初步尝试ꎮ
与核基因组和线粒体基因组相比ꎬ其基因进化速率

慢ꎬ且在 基 因 组 成 及 结 构 方 面 比 较 保 守 ( Ｓｍｉｔｈꎬ １ 材料与方法
２０１５ꎻＳｚｙｍｏｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１６ꎻＤｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０)ꎬ这使得
叶绿体基因组在植物物种鉴定和谱系进化研究中 １.１ 实验材料
具有重要作用ꎮ Ｃｕｉ 等(２０１９) 对比分析了 ３２ 种豆 本实验中ꎬ白花刺续断分子材料采自于四川
蔻属(Ａｍｏｍｕｍ) 植物叶绿体基因组ꎬ结果表明叶绿 省甘孜州的 ５ 个野生居群( 表 １)ꎬ共 １０ 份实验材
体全基 因 组 可 准 确 鉴 定 豆 蔻 属 物 种ꎻ 李 依 容 等 料ꎮ 经大理大学张德全教授鉴定为白花刺续断
(２０２０) 利用叶绿体基因组揭示了民族药滇白珠 (Ａｃａｎｔｈｏｃａｌｙｘ ａｌｂａ)ꎬ其凭证标本保存于大理大学
(Ｇａｕｌｔｈｅｒｉａ ｌｅｕｃｏｃａｒｐａ ｖａｒ. ｙｕｎｎａｎｅｎｓｉｓ) 复合群的系 药学院药用植物与生药标本馆ꎮ