景天科植物 Paraguayense 石莲完整叶绿体基因组测序及系统发育分析揭示其进化地位与药用潜力

本研究首次完成景天科多肉植物 Paraguayense 石莲（Graptopetalum paraguayense）150,040 bp叶绿体基因组测序，揭示其37.87% GC含量及130个功能基因特征。通过比较基因组学与系统发育分析，证实该物种与同属G. amethystinum等存在密切进化关联，为Crassulaceae家族适应性进化研究提供新分子标记，同时拓展了该药用植物在肝保护（liver protection）和抗癌（anticancer）领域的基因组学研究基础。

　　

Abstract
景天科多肉植物Graptopetalum paraguayense因其肉质变色叶片和药用价值备受关注。研究采用Illumina HiSeq2500平台完成其叶绿体基因组测序，结合SPAdes软件组装和MAFFT序列比对，首次解析该物种完整的环状叶绿体基因组结构特征。

Introduction
原产墨西哥的G. paraguayense是景天科（Crassulaceae）多年生常绿亚灌木，株高<30 cm，茎径0.8-1.2 cm。其星形白花与阳光照射下呈粉红色的莲座状叶片具有显著观赏性。台湾地区将其作为药用蔬菜，研究显示其提取物具有抑制肝癌细胞增殖（Hsu et al 2015）、缓解衰老相关蛋白毒性应激（Markova et al 2015）等活性。然而该物种叶绿体基因组及系统分类长期空白，制约了其深度开发利用。

Materials and methods
样本采自中国云南宜良县（24°55′12.18″N），采用改良CTAB法提取DNA。通过SPAdes v3.10.1组装获得150,040 bp环状基因组，经SSPACE连接和Gapfiller补洞后，使用OGDRAW绘制基因组图谱。注释显示含85个蛋白编码基因（CDS）、37个tRNA和8个rRNA基因。系统发育分析选取17个景天科物种和绣球花（Hydrangea macrophylla）作外群，采用MrBayes v3.2构建贝叶斯推断树。

Results
基因组呈现典型四部分结构：大单拷贝区（LSC，81,674 bp）、小单拷贝区（SSC，16,788 bp）和两个反向重复区（IR，25,578 bp）。IR区GC含量（43.00%）显著高于LSC（35.88%）和SSC（31.78%）。鉴定出11个顺式剪接基因（cis-splicing），其中ndhB和rpl2基因存在重复。系统发育树显示G. paraguayense与同属G. amethystinum、拟石莲属E. chihuahuaensis及虹之玉S. rubrotinctum构成稳定分支。

Discussion and conclusion
比较基因组学揭示G. paraguayense与近缘种在基因含量和GC组成高度保守，但非编码区和IR边界存在可作为分子标记的变异位点。该研究不仅填补了景天科叶绿体基因组数据库空白，其发现的ndhB等基因复制现象为研究Crassulaceae家族环境适应性进化提供了新线索。未来可通过扩大样本量进一步解析该科物种的地理分布与基因型关联。