火龙果叶绿体基因组结构与序列分析.pdfVIP

DOI:10.13938/j.issn.1007-1431

中国南方果树,2025,54（2）：103-107113

火龙果叶绿体基因组结构与序列分析

吴民富，李莎1,谭艺涵²,罗林3,吴民华,黄琼林4

1佛山职业技术学院食品科学系，广东佛山，5281372广东医科大学第一临床医学院，广东湛江，524023；

3华南农业大学食品学院，广州，510640；4广东医科大学基础医学院，广东湛江，524023

摘要为解析火龙果Selenicereusundatus叶绿体基因组结构和序列特征，并探讨其系统进化关系，运用高通量测序技术开

展火龙果叶绿体基因组测序，使用生物学信息技术对其组装和注释，分析其密码子偏好性、简单重复序列、与近缘物种间序列

变异的关系，并构建系统进化树。结果表明，火龙果叶绿体基因组133071bp，呈环状双链四段式结构，包括大单拷贝区

（LSC)68001bp，小单拷贝区（SSC)21716bp和两个12477bp的反向重复区（IR）。火龙果叶绿体基因组共注释到基因118

个,其中蛋白编码基因76个,rRNA基因4个、tRNA基因38个。火龙果叶绿体基因组密码子偏好以A/U(T)结尾，在检测到

的66个简单重复序列（SSR)中，大多数是A/T碱基形成的单核苷酸重复基序。序列对比和系统进化分析显示，火龙果与同

科的硫磺团扇和长枪团扇具有较近的亲缘关系。本研究首次测得火龙果叶绿体基因组全序列，明确其叶绿体基因组结构和

序列特征，为火龙果的种植栽培和资源开发等研究提供了基因组信息。

关键词火龙果；叶绿体；基因组；序列分析；系统进化关系

叶绿体是绿色植物进行光合作用的细胞器，是拥有独立稳定基因组的半自主型细胞器[。叶绿体基因

组包括1个大单拷贝区(LSC)、1个小单拷贝区（SSC)以及间隔在2个SC之间的一对反向重复区（IR)，分别

称为IRA和IRB,即LSC、IRA、SSC和IRB依次排列，最终呈现环状四分体结构[2]。叶绿体基因组结构较

简单，分子量较小，相对于核基因组更加保守，且进化速率较慢，故其在不同物种间具有更好的统一性3]。随

着叶绿体基因组测序技术日趋完善，以及序列分析方法的快速开发，叶绿体基因组被广泛用于物种鉴定、系

统发育及遗传进化等研究[1]。

火龙果是仙人掌科蛇鞭柱属多年生草本植物量天尺Selenicereusundatus的果实，是味道清甜、营养丰

富的热带亚热带水果。火龙果原产于中美洲，20世纪90年代引种至我国广东、广西、海南等省（区），目前种

植面积超过7万hm²[5-6]。此外，火龙果的花和茎还可药用，茎能舒筋活络、解毒，而花则有清肺热、止咳和滋

补的功效，可用于治疗肺部和肠道疾病[7。目前有关火龙果的研究多集中于栽培嫁接[8}、病虫害防治[9]等方

面，鲜见基于叶绿体基因组的火龙果遗传多样性、物种进化等研究。本研究利用Illumina测序技术测序火龙

果叶绿体基因组，分析其结构组成、密码子偏好、简单重复序列等，结合其近缘物种的叶绿体基因组比较，构

建系统进化树以探讨其进化发育地位，以期为火龙果的分类地位、遗传多样性、分子育种等研究奠定基础。

1材料与方法

1.1材料及测序

“金都1号”红心火龙果植株采集于广西玉林市容县松山镇沙田村，取其新鲜绿色无病虫害叶片，采用磁

珠法植物DNA基因组提取试剂盒（北京康为世纪生物科技股份有限公司产）分离其总DNA，随后利用

DNA文库制备试剂盒（美国Illumina公司产）构建高通量测序所需的DNA文库，使用IlluminaNovaseq测

序平台进行火龙果DNA双端测序。

1.2叶绿体基因组组装与注释

使用SPAdes软件进行火龙果叶绿体基因组组装，通过Bandage软件对拼接后的序列进行可视化和校

正，并使用PGA软件完成序列注释，采用OGDRAW软件绘制火龙果叶绿体基因组的结构图谱；利用Ban-

kIt软件将火龙果叶绿体基因组序列提交至GenBank保存，序列登记号为OQ809070。

收稿日期：2024-02-20；修回日期：2024-03-17

基金项目：广东省基础与应用基础研究基金（2020A1515110332）；湛江市科技计划项目（2019A01008)资助。

第一作者：吴民富（1986一），男，博士，副教授，主要从事食品检测研究。E-mail:wmf@fspt.edu.cn

通信作者：李莎（1990一），女，博士研究生，助教，主要从事食品检测研究。E-mail：lisha@fspt.edu.cn

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