对 Ludwigia peruviana (L.) H.Hara 1953（柳叶菜科）的完整叶绿体基因组进行测序并进行分析，以确定其系统发育关系

《Mitochondrial DNA Part B》：The complete chloroplast genome sequencing and phylogenetic analysis of Ludwigia peruviana (L.) H.Hara 1953 (Onagraceae)

秘鲁柳叶绿体基因组测序完成，揭示其与近缘种L. hyssopifolia的系统发育关联，基因组含113个基因（含79个蛋白编码基因），为药用植物分类和药物开发提供新资源。

　　
本研究针对入侵性植物南美金鱼藻（*Ludwigia peruviana*）的叶绿体基因组展开系统性测序与分析，旨在填补该属植物基因组资源空白，并为物种鉴定和药物开发提供理论依据。南美金鱼藻作为Onagraceae科下的代表性物种，其全球扩散已对生态平衡构成威胁，同时其富含黄酮类、萜类等活性成分的特征，使其在抗疟疾、抗炎及胃肠道疾病治疗领域备受关注。然而，此前关于该属植物叶绿体基因组的研究仅限于少数物种，导致其分类地位和生物活性成分的系统性研究长期受阻。

研究团队通过硅胶干燥保存越南达克省采集的活体叶片样本，采用改良的CTAB法提取基因组DNA。经过Illumina MiSeq测序平台的双端测序（150bp读长），最终获得2.97亿条高质量原始序列。运用NOVOPlasty v4.3.3软件进行去噪组装，并结合Geneious Prime v2025.0.2的回配验证，成功构建出首份完整的南美金鱼藻叶绿体基因组序列（GenBank PV207539），总长158,938bp。该基因组包含113个独特基因，其中编码蛋白基因79个，tRNA基因30个，rRNA基因4个，基因排列符合典型四分体结构（LSC、IRa、IRb、SSC），但IR区域（各约24.8kb）显著小于同科其他属如*Epilobium*和*Circaea*的IR区（25-30kb），这一特征为区分该属物种提供了分子标记。

基因组成分析显示，南美金鱼藻叶绿体基因组包含129个基因（较常见物种多16个），其中包含17个基因在IR区重复分布。值得注意的是，*rps12*基因存在跨外显子分装现象，其第二个外显子位于IRa区，而第三外显子位于IRb区，这种独特的基因组织方式在Onagraceae科中尚属首次报道。基因数量与功能的平衡性分析表明，该物种在光反应（编码PSII和PSI复合体的基因）和能量代谢（atpF、ndhA等基因）方面具有高度保守性，但在防御相关基因（如rpl23、rrn16等）的重复表达上展现出物种特异性特征。

系统发育分析构建了包含32个近缘物种和1个外群（*Lagerstroemia villosa*）的多基因系统发育树。最大似然法和贝叶斯推断法均显示，南美金鱼藻与近缘种* Ludwigia hyssopifolia*形成姐妹群，支持度达100%。这一结论修正了先前基于matK基因单一标记的研究，后者因分辨率不足导致该物种分类争议。通过整合79个蛋白编码基因的系统发育信息，研究首次明确了南美金鱼藻在Ludwigioideae亚科下的系统位置，为科内物种分类提供了新依据。

基因组结构变异分析揭示，Onagraceae科内叶绿体基因组的动态变化主要源于IR-SC边界移动和基因重复事件。比较发现，南美金鱼藻的IR区包含的重复基因（如ndhB、rps7、rrn23等）数量显著少于*Oenothera*属（通常含30-40个重复基因），这种差异可能与其地理分布和杂交历史相关。特别值得关注的是，*rps12*基因的跨IR分装现象，暗示该属植物可能通过叶绿体基因重排实现快速适应性进化，这一发现为研究植物杂交适应机制提供了新案例。

在物种鉴定应用层面，本研究构建的完整叶绿体基因组可作为"超级条形码"。通过设计包含79个核心蛋白基因的特异性检测 panel，能够实现南美金鱼藻与近缘种（如* Ludwigia adscendens*和*Oenothera biennis*）的准确区分。实验数据显示，基于该基因组的物种鉴定方法对混合样本的识别准确率达99.6%，较传统matK和rbcL双标记法提升23个百分点，这为中药原料的纯度控制和非法入侵物种的监测提供了可靠技术手段。

药物开发方面，研究首次系统揭示了南美金鱼藻与近缘物种的化学防御谱系关联。通过对比其与* Ludwigia hyssopifolia*的基因组特征，发现二者在抗炎活性成分（如4-羟基环己酮）和抗疟成分（2-甲氧基-4-乙烯基苯酚）的合成通路上具有高度一致性。基于系统发育树的药物靶点预测模型显示，其近缘种* Ludwigia hexapetala*携带的spp1基因可能与特定酶活性调节相关，这一发现为定向筛选新型抗肿瘤化合物提供了候选靶点。

生态学价值方面，基因组中检测到的多重同源基因（如ndhB、rps7等）暗示该物种经历了频繁的杂交事件。结合地理分布数据，研究推测其入侵扩张可能源于与当地近缘种（如* Ludwigia prostrata*）的杂交重组，这种机制在入侵物种中较为罕见。通过构建包含地理标记的基因组变异图谱，科研人员可以追溯南美金鱼藻的入侵路径，为制定针对性防控策略提供理论支撑。

未来研究可聚焦于：1）开发基于该基因组的高通量检测芯片，提升中药材质量控制效率；2）结合代谢组学分析，解析IR区重复基因表达的生态适应意义；3）利用基因组编辑技术培育抗逆性更强的栽培品种。本研究不仅填补了Onagraceae科基因组数据库的空白，更为入侵物种综合治理和药用植物资源开发提供了关键分子工具。