绣线菊(Spiraea uratensis)叶绿体全基因组特征解析及其在蔷薇科系统发育中的意义

这篇研究首次完成了绣线菊(Spiraea uratensis)叶绿体基因组(cpDNA)的组装与解析，揭示其155,876 bp的典型四分区结构（LSC 84,291 bp/SSC 18,893 bp/IR 26,346 bp×2），含132个功能基因且GC含量36.8%。通过最大似然法(ML)和贝叶斯推断(BI)构建的系统发育树证实该物种与亨利绣线菊(S. henryi)等4个近缘种形成单系群，为蔷薇科(Rosaceae)绣线菊属的物种鉴定与进化研究提供了关键分子依据。

　　

引言

叶绿体作为植物光合作用的半自主细胞器，其基因组(cpDNA)具有母系遗传、结构紧凑和进化速率适中等特点，已成为物种鉴定和系统发育重建的理想工具。随着高通量测序技术的发展，蔷薇科绣线菊属(Spiraea)的叶绿体基因组研究仍存在空白。绣线菊(Spiraea uratensis)作为中国西北地区特有灌木，兼具生态价值与观赏特性，其叶绿体基因组特征与进化地位亟待解析。

材料与方法

研究团队在宁夏西吉县红光镇（海拔1284米）采集样本，采用改良CTAB法提取DNA，通过Illumina NovaSeq平台获得6.2 Gb高质量测序数据。以中华绣线菊(S. chinensis)叶绿体基因组(OR513055)为参考，使用NOVOPlasty v4.3.3完成组装，Plann v1.1进行基因注释。选取28个近缘物种的cpDNA序列，通过MAFFT v7.313比对后，采用GTR+Γ模型进行ML分析（RAxML v8.1.24），并以GTR+I+G模型进行BI分析（MrBayes v3.2.6）。

结果

绣线菊叶绿体基因组呈现典型环状四分区结构，平均测序深度达4630.97×。基因注释显示其含84个蛋白编码基因、37个tRNA和8个rRNA，其中rps12和ycf3含双内含子，10个蛋白编码基因（如rps16、ndhB）及6个tRNA含单内含子。IR区GC含量（42.49%）显著高于LSC（34.62%）和SSC（30.3%）。系统发育分析表明，绣线菊与亨利绣线菊、卵叶绣线菊(S. ovalis)等形成高支持度单系群（bootstrap值>95%），证实其分类地位。

讨论与结论

该研究首次揭示绣线菊叶绿体基因组符合蔷薇科典型特征，其IR区长度（26,346 bp）与GC含量分布模式与近缘种高度保守。系统发育结果支持传统形态学分类，并发现绣线菊与亨利绣线菊的遗传距离最近。研究不仅丰富了蔷薇科叶绿体基因组数据库，更为绣线菊属物种的分子鉴定提供了新靶点（如ycf3、ndhB等变异区域）。未来需结合群体基因组学进一步探究该属植物的适应性进化机制。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持的结论；专业术语如cpDNA、LSC/SSC/IR等均按原文格式标注；基因组结构数据精确到碱基对；系统发育分析方法与参数均与原文一致）