尼泊尔天名精(Carpesium nepalense)叶绿体全基因组解析及其系统发育地位研究

本研究首次报道了药用植物尼泊尔天名精(Carpesium nepalense)叶绿体全基因组特征，揭示其具有典型的四分体结构（IRs 24,947 bp/LSC 82,870 bp/SSC 18,473 bp），含133个功能基因。通过最大似然法(ML)构建的系统发育树证实天名精属为单系群，并发现该物种与烟管头草(C. cernuum)等4种亲缘最近。研究为菊科药用植物的分子鉴定和开发利用提供了新基因组资源。

　　

【Abstract】

尼泊尔天名精(Carpesium nepalense)作为重要药用植物，其叶绿体基因组呈现典型的四分体结构：包含24,947 bp的反向重复区(IRs)、82,870 bp的大单拷贝区(LSC)和18,473 bp的小单拷贝区(SSC)，GC含量37.7%。基因组共注释133个基因，包括88个蛋白编码基因(CDS)、37个tRNA基因和8个rRNA基因。系统发育分析显示该物种与烟管头草(C. cernuum)、金挖耳(C. faberi)等构成单系群。

【Introduction】

天名精属(Carpesium)全球约20种，中国分布16种（含6个特有种）。尼泊尔天名精具有抗微生物、抗癌等药理活性，其活性成分对阿尔茨海默病治疗具潜在价值。叶绿体基因组作为植物系统学研究的重要工具，其高度保守的四分体结构（IR-LSC-SSC）为物种鉴定提供分子标记。先前研究已报道了金挖耳等5种天名精属植物的叶绿体基因组，本研究填补了该属药用物种基因组数据的空白。

【Material and methods】

样本采自西藏隆子县（93°06′12.92″E, 28°31′41.59″N），凭证标本存放于中科院昆明植物所标本馆(KUN)。使用Illumina HiSeq 4000平台测序，GetOrganelle v1.7.4.1组装基因组（参数：-k 75,95,115,127）。通过Geseq在线工具注释基因，经Geneious v.9.0.2人工校验。系统发育分析纳入12个近缘物种，以香根芹(Anthriscus cerefolium)为外群，采用IQ-TREE v.2.0.3构建ML树（模型K3Pu+F+G4）。

【Result】

完成图显示基因组全长151,237 bp，IR区GC含量(43.1%)显著高于LSC(35.9%)和SSC(31.3%)。鉴定出12个剪切基因，其中rps12为反式剪切，ycf1基因跨越IR-SC边界。系统发育树(bootstrap=100)证实天名精属与旋覆花属(Inula)形成姐妹群，尼泊尔天名精与烟管头草等4种构成高支持度分支(BS=100)。

【Discussion】

比较基因组显示天名精属叶绿体基因组大小(151.2-151.4 kb)和基因数量(127-133)高度保守。与传统形态分类不同，分子系统学不支持天名精属分组的合理性—— sect. Abrotanoides与sect. Carpesium物种在系统树上混杂分布。建议结合核基因组数据进一步验证分类系统。本研究为菊科药用植物资源开发提供了分子基础。

（注：全文严格依据原文数据，专业术语如CDS、IRs等均保留原文大小写格式，技术参数如k-mer值等保持数字上标形式）