以姜科(Zingiberaceae)豆蔻属(Amomum Roxb.)阳春砂(Amomum villosum)为试材,利用Illumina Hiseq4000测序平台对阳春砂叶绿体基因组进行测序,通过生物信息学分析方法进行序列组装、注释和特征分析,以揭示阳春砂与其他姜科植物的进化关系及其在系统发育中的地位,为豆蔻属植物的物种鉴定提供理论依据.结果 表明:(1)阳春砂叶绿体基因组全长164 069 bp,GC含量为36.1％,包括1对29 959 bp的反向重复区(IR)、一个大单拷贝区(LSC;88 798 bp)和一个小单拷贝区(SSC;15 353 bp);共注释得到133个基因,包括8个rRNA基因、38个tRNA基因和87个蛋白编码基因.(2)在阳春砂基因组中共检测到157个SSR位点,大部分SSR均由A和T组成;豆蔻属物种在基因组大小、IR边界区高度保守,核酸变异主要发生在LSC和SSC区.(3)最大似然法(Maximum Likelihood,ML)聚类分析显示,阳春砂与同属的爪哇白豆蔻(Amomum compactum)和白豆蔻(Amomum kravanh)亲缘关系最近,并且与山姜属(Alpinia Roxb.)也有较近的亲缘关系.

目的 明确豆蔻属药用植物叶绿体基因组蛋白编码基因密码子使用模式及影响因素.方法 以草果Amomum tsao-ko、阳春砂Amomum villosum、白豆蔻Amomum kravanh和爪哇白豆蔻Amomum compactum叶绿体基因组50个共有蛋白编码基因为材料,利用CodonW 1.4.2软件、CUSP在线程序和Excel软件等分析基因密码子使用偏性参数和核苷酸组成.结果 4个豆蔻属物种叶绿体基因组具有相似的密码子使用模式,密码子第3位碱基GC含量为37.22％～37.31％,偏向使用NNA和NNT型密码子;4个物种的有效密码子数值(ENC)均在35以上,表明豆蔻属叶绿体基因组密码子偏性较弱.综合中性分析、有效密码子数(ENC-plot)分析、奇偶偏好性(PR2-plot)分析和对应性分析的结果显示豆蔻属叶绿体基因组密码子偏性主要受选择影响,同时突变等其它因素也对密码子的偏性产生一定的作用.在草果、阳春砂、白豆蔻和爪哇白豆蔻中分别确定了18、16、16、18个最优密码子,其中共有最优密码子13个.结论 豆蔻属植物叶绿体基因组密码子第3位碱基偏向使用A/T结尾,密码子偏性受选择影响最大,同时还受到诸如突变等其它因素的影响.

目的 明确草果Amomum tsao-ko叶绿体基因组结构特征及其在姜科的进化地位.方法 利用Illumina Hiseq 4000测序平台对草果叶绿体基因组进行测序,通过生物信息学分析方法进行序列组装、注释和特征分析,并以绿苞闭鞘姜为外类群,通过MEGA6软件构建ML系统发育树,分析姜科物种间系统发育关系.结果 草果叶绿体基因组全长163648bp,鸟嘌呤和胞嘧啶含量(guanine-cytosine content,GC)为36.0％,包括一对29776bp的反向重复区(IRs)、一个大单拷贝区(LSC,88741 bp)和一个小单拷贝区(SSC,15355 bp);共注释得到113个基因,包括4个rRNA基因、30个tRNA基因和79个蛋白编码基因;在草果叶绿体基因组中共检测到123个SSR位点,大部分SSR均由A和T组成;豆蔻属物种叶绿体基因组大小和结构相似,IR边界高度保守;聚类分析显示草果与豆蔻属的海南砂A.longiligulare、阳春砂A.villosum、绿壳砂A.villosum var.xanthioides、爪哇白豆蔻A.compactum和白豆蔻A.kravanh亲缘关系最近;适应性进化分析发现rpl20、rps11、ccsA、clpP、ycf1和yct26个基因在进化过程中被正向选择.结论 获得了完整的草果叶绿体基因组序列,明确了姜科物种间的亲缘关系,为研究豆蔻属植物的系统进化及物种鉴定提供科学依据.