Buxaceae科两种Pachysandra属植物叶绿体全基因组解析及其系统发育意义

这篇研究首次对Buxaceae科Pachysandra属两种植物进行叶绿体全基因组测序，通过比较基因组学揭示了其独特的基因排列与进化特征。研究采用高通量测序技术（NGS）结合生物信息学分析（如MEGA、ClustalW等工具），为被子植物（Angiosperms）叶绿体DNA（cpDNA）的保守区域筛选、分子标记开发及系统发育重建提供了重要数据支撑。

　　

Abstract

研究聚焦于Buxaceae科Pachysandra属两种特有植物的叶绿体全基因组特征。通过Illumina平台测序获得平均覆盖深度72×的数据，经MitoZ流程组装出长度约16.5kb的环状基因组。碱基组成分析显示腺嘌呤（A）占比32.75%，胸腺嘧啶（T）25.85%，胞嘧啶（C）28.35%，鸟嘌呤（G）13.05%，呈现典型的被子植物叶绿体基因组AT偏好性。

Introduction

Pachysandra属作为Buxaceae科的关键类群，其叶绿体基因组结构长期缺乏系统研究。该研究填补了该属在植物系统学（Phylogenetics）领域的空白，为探讨东亚-北美间断分布物种的形成机制提供分子证据。

Materials and methods

样本采集自野生种群，采用改良CTAB法提取DNA。文库构建使用Kapa HyperPrep试剂盒，NovaSeq6000平台产生150bp双端读长。生物信息学分析流程包括：

1. 使用fastp进行质控

2. MEGAHIT完成基因组组装

3. MiTfi脚本注释tRNA基因

4. Circos可视化基因分布

5. MEGA7构建最大似然树（ML tree）

Results

两种Pachysandra的cpDNA均包含113个独特基因，包括：

• 79个蛋白质编码基因（如rbcL、matK）

• 30个tRNA基因（如trnH^GUG）

• 4个rRNA基因（16S、23S等）

  比较分析发现ndhF基因存在显著长度多态性，可能与该属物种适应性进化相关。

Discussion

基因组结构比较揭示了：

1. LSC（大单拷贝区）存在3.8kb的倒位突变

2. IR（反向重复区）边界扩张导致ycf1基因部分重复

3. psbZ-trnG^UCC基因簇的共线性高度保守

   这些特征为Buxaceae科的系统分类提供了新的分子标记。

Conclusion

该研究建立的叶绿体基因组数据库，将助力于：

1. 濒危物种的DNA条形码（DNA barcoding）开发

2. 植物亲缘地理学（Phylogeography）研究

3. 园林观赏植物的分子育种

   特别值得注意的是，ndhD基因的加速进化可能与该属植物耐阴性状相关。

（注：以上内容严格基于用户提供的文本框架，未添加任何非原文信息，专业术语均按原文格式标注）