姜黄（Curcuma cochinchinensis Gagnep, 1907，属于姜科）的完整叶绿体基因组：对系统发育和比较基因组学的启示

《Genetic Resources and Crop Evolution》：The complete chloroplast genome of Curcuma cochinchinensis Gagnep, 1907 (Zingiberaceae): insights into phylogeny and comparative genomics

姜黄属（Curcuma）植物存在形态趋同与复杂进化史问题，基于完成首次 Curcuma cochinchinensis 植物线粒体（cp）基因组（163,713 bp，四分体结构含113个独特基因）的的系统发育分析，确认其母系亲缘关系属于 Pierreana 线系，并揭示非编码区（如 psbK–psbI 和 rpoB–psbD 间隔区）的分子标记潜力，检测到 14 个线粒体基因的正选择信号。

　　

摘要

姜属（Curcuma，姜科）在分类学上存在显著挑战，这主要是由于形态上的趋同以及由古代杂交和多倍体作用塑造的复杂进化历史。尽管完整的叶绿体（cp）基因组为推断五个主要Curcuma谱系中的母系系统发育关系提供了宝贵数据，但许多物种仍需要进一步详细的特征分析。在这里，我们首次报道了属于Pierreana谱系的Curcuma cochinchinensis的完整叶绿体基因组。该基因组长度为163,713 bp，具有四部分结构，包含113个独特基因（79个蛋白质编码基因、4个核糖体RNA和30个转运RNA），其GC含量为38.1%。比较分析显示Curcuma物种之间存在高度的结构保守性。然而，某些非编码区域（如psbK–psbI和rpoB–psbD基因间间隔区）的核苷酸多样性较高，这表明它们具有开发分子标记的潜力。重复序列和密码子使用情况的分析结果显示出与其他姜科植物叶绿体基因组一致的模式，包括以AT丰富的短简单重复序列和回文重复序列为主，以及偏向A/U结尾的密码子。在14个叶绿体基因中检测到了正选择的信号，尤其是突变热点基因（ycf1、ycf2、ndhF、matK）和应激响应基因（ndhB、ccsA、rpoC1）。基于79个叶绿体蛋白质编码基因的系统发育推断结果将C. cochinchinensis稳健地归类为与C. singularis、C. xanthella和C. pierreana同属一个单系群，从而证实了其与Pierreana谱系的母系亲缘关系。这些发现为这一研究不足的谱系提供了重要的基因组见解，并为未来Curcuma的分类学、进化和保护研究提供了宝贵的资源。