中国特有珍稀树种中华白桦（Betula chinensis Maxim）叶绿体全基因组测序与系统进化分析

（编辑推荐）本研究首次完成中国特有珍稀树种中华白桦（Betula chinensis）叶绿体全基因组测序（160,527 bp），揭示其四分区结构（LSC/SSC/IR）及130个功能基因（85 PCGs+37 tRNAs+8 rRNAs），通过构建13个近缘种系统发育树（ML法，1000次bootstrap），为桦木科（Betulaceae）分类争议提供分子证据，填补了该物种在亚组Chinenses Schneid.缺乏基因组数据的空白。

　　

ABSTRACT

中华白桦（Betula chinensis Maxim）作为桦木科（Betulaceae）珍稀灌木/小乔木，本研究成功组装其叶绿体全基因组（160,527 bp），包含典型四分区结构：大单拷贝区（LSC 89,407 bp）、小单拷贝区（SSC 19,008 bp）及两段反向重复区（IR 26,056 bp×2）。注释获得85个蛋白编码基因、37个tRNA和8个rRNA基因。基于13个近缘种构建的系统发育树显示，中华白桦与亚组Davuricae Regel的遗传关系介于亚组Betula与Fruticosae之间，为形态学分类提供了分子佐证。

Introduction

中华白桦作为中国北方特有树种，其"南檀北桦"的美誉可追溯至明代。研究团队通过密度梯度离心法分离叶绿体，采用Illumina NovaSeq 6000测序（2.5 Gb数据量），结合GetOrganelle和SPAdes组装策略，最终获得平均测序深度330X的完整环状基因组。

Materials and methods

样本采自山东昆嵛山（N37°16′34″, E121°43′41″），凭证标本保存于山东省林木种质资源中心（SDFGR）。基因组注释采用GeSeq工具，功能预测通过BLAST比对Nr/Swiss-Prot等数据库完成（E-value<10^-5）。系统发育分析选取桦木属13个物种及外群榛子（Corylus heterophylla），使用RAxML构建最大似然树（PROTGAMMAJTT模型）。

Results

1. 基因组特征：GC含量36.06%（LSC 33.66%，SSC 29.75%，IR 42.48%），识别到13个顺式剪接基因和1个反式剪接基因rps12。

2. 系统发育：揭示亚组Betula与Costatae的亲缘性高于Davuricae，但B. costata等物种的分子分类与形态学存在冲突。

Discussion and conclusions

本研究首次解析中华白桦叶绿体基因组，发现桦木属分类学争议点，为后续保护遗传学研究奠定基础。值得注意的是，亚组Costatae内部分物种未形成单系群，暗示现行分类体系可能需要修订。基因组数据已提交NCBI（PQ152979），为桦木科进化研究提供重要资源。

（注：全文严格依据原文数据，专业术语如LSC/SSC/IR等均保留英文缩写，统计数值与分类学结论均与原文一致）