4种鼠尾草药用植物叶绿体基因组的对比分析A Comparative Analysis of the Chloroplast Genomes of Four Salvia Medicinal Plants

作者：梁从莲; 王磊; 雷隽; 段宝忠; 马维思; 肖水明; 齐海军; 王振; 刘尧奇; 沈晓凤; 郭帅; 胡灏禹; 徐江; 陈士林

来源：Engineering, 2019, 5(5): 907-915,中插104-中插114.

• 鼠尾草属
• 叶绿体基因组
• 对比分析

本草基因组学是中药研究与开发的一个新兴领域.它将中药研究与基因组学相结合,有助于建立中药的科学有效性,使其在医学领域得到更广泛的应用.鼠尾草属(Salvia.Linn.)是唇形科的一个大属,包括很多重要的药用植物.在本草基因组学研究中,我们对两种被用作丹参替代品的鼠尾草属物种——甘西鼠尾草(S.przewalskii)、戟叶鼠尾草(S.bulleyana)——的叶绿体(cp)全基因组进行了测序,并与另外两种已有叶绿体全基因组公布的鼠尾草——丹参(S.miltiorrhiza)和鼠尾草(S.japonica)——的叶绿体全基因组进行了比较.比较内容为基因组结构、基因数目、类型和重复序列.注释结果表明,本研究中的两种鼠尾草均含有114个独有基因,其中蛋白编码基因80个,转运RNA(tRNA)基因30个,核糖体RNA(rRNA)基因4个.重复序列分析显示,两种鼠尾草叶绿体基因组都含有21条正向重复序列和22条回文重复序列,甘西鼠尾草和戟叶鼠尾草分别有17条和21条串联重复序列.对4种鼠尾草叶绿体基因组的同源性比较表明,其编码区具有高度的序列相似性,而基因间隔区域具有较高的差异.序列比对和单核苷酸多态性(SNP)分析发现了一些可以鉴定鼠尾草属物种的候选片段,如trnV-ndhC、trnQ-rps16、atpI-atpH、psbA-ycf3等基因间区和ycf1、rpoC2、ndhF、matK、rpoB、rpoA、accD等基因.所有的结果——包括重复序列和SNP位点,反向重复(IR)区域边界,以及系统发育分析——都表明,从遗传学角度来看,甘西鼠尾草和戟叶鼠尾草是极其相似的.本文报道的两种鼠尾草的叶绿体基因组序列将为鼠尾草属药用植物的育种、物种鉴定、系统进化和叶绿体基因工程研究奠定基础.

• 单位
  中医学科学院