热带海岸灌木Volkameria inermis叶绿体全基因组解析及其在唇形科系统发育中的意义

本研究首次完成热带海岸灌木Volkameria inermis（唇形科）叶绿体全基因组测序（151,066 bp），揭示其LSC（82,508 bp）、SSC（17,302 bp）和IR（25,628 bp）区域特征，包含87个PCGs、37个tRNAs和8个rRNAs。系统发育分析表明该物种与11种Volkameria属植物聚簇，其中与Clerodendrum thomsoniae亲缘最近，为唇形科植物进化研究提供关键基因组数据。

　　

Abstract

首次完成热带海岸灌木Volkameria inermis（唇形科）叶绿体全基因组测序，其环状结构全长151,066 bp，包含典型四分区结构：大单拷贝区（LSC）82,508 bp、小单拷贝区（SSC）17,302 bp及两段25,628 bp的反向重复区（IR）。GC含量38.3%，注释到132个基因，包括86个蛋白编码基因（PCGs）、37个tRNA和8个rRNA基因。8个PCGs和6个tRNA基因含单内含子，clpP和ycf3则含双内含子。

Introduction

作为唇形科（Lamiaceae）重要成员，V. inermis（异名Clerodendrum inermis）是热带-亚热带海岸带关键生态物种，具有卵状披针形叶、白色花冠（带紫/粉晕）和6-11 mm球形核果。中国东南沿海常用其防治水土流失，但此前缺乏叶绿体基因组数据。本研究填补该空白，并为Volkameria属（含500余种）分类修订提供分子依据。

Materials and methods

样本采自海南小东海湾（18°12′31.478″N, 109°30′23.810″E）海岸带，使用TIANGEN磁珠法提取DNA，Illumina Novaseq 6000平台测序（150 bp双端）。经FastQC质控后，GetOrganelle组装获得7,449.8×覆盖深度的基因组。利用MAFFT和IQ-TREE（GTR+I+G模型）构建包含29个近缘种（外群Zingiber officinale）的系统发育树。

Results

测序获得73,116,684条原始reads（Q30≥93.81%），组装显示IR区GC含量最高（43.3%）。13个顺式剪接基因（如rps16、ndhB）和反式剪接基因rps12的结构经CPGView可视化。系统发育树（100%支持率）证实V. inermis与Clerodendrum物种构成单系群，其中与C. thomsoniae亲缘最近，而与其他海岸适应种形成独立分支。

Discussion and conclusion

研究支持将热带海岸类群归入Volkameria属，与非洲-亚洲内陆Clerodendrum种区分。V. inermis早期分支地位可能反映其独特的盐适应机制——转录组研究曾发现98,968个盐响应unigenes，涉及植物激素信号通路调控。该叶绿体基因组数据（GenBank PQ463296.1）为唇形科系统发育和海岸植物适应性进化研究奠定基础。