藜芦属药用植物的叶绿体基因组比较分析和系统发育研究

田 星，刘莹莹，张颖敏，杨从卫，钱子刚*，李国栋*

• 药材与资源 •

藜芦属药用植物的叶绿体基因组比较分析和系统发育研究

田 星1，刘莹莹2，张颖敏1，杨从卫1，钱子刚1*，李国栋1*

1. 云南中医药大学 云南省傣医药与彝医药重点实验室，云南 昆明 650500 2. 云南省食品药品审核查验中心，云南 昆明 650106

以藜芦属药用植物蒙自藜芦、大理藜芦、狭叶藜芦和毛叶藜芦为材料，对其叶绿体基因组进行组装和序列分析。采用高通量测序技术对4种植物叶绿体基因组进行测序，并且使用NOVOPlasty和Geneious R11软件分别组装和注释序列，在此基础上进行基本结构和系统发育分析。藜芦属4种植物叶绿体基因组具有典型的环状四分体结构，全长151 875～153 711 bp，总GC含量37.7%～37.8%。藜芦属叶绿体基因组均注释到135个基因，其中蛋白质编码基因83～84个，rRNA基因8个和tRNA基因38个。通过比较发现，4种植物IR区边界未出现明显的扩张或收缩；毛叶藜芦叶绿体基因组序列较保守，变异位点少；蒙自藜芦、大理藜芦和狭叶藜芦序列变异较大，种间差异较小；此外，在一个大单拷贝区（large single copy region，LSC）和小单拷贝区（small single copy region，SSC）区筛选到13个高变片段。系统发育研究表明，毛叶藜芦与蒙自藜芦、大理藜芦和狭叶藜芦亲缘关系较远，后两者亲缘关系最近。对藜芦属4种植物叶绿体基因组结构和系统发育关系进行了分析，为后续开展分子鉴定及群体遗传学研究提供了数据资料。

藜芦属；叶绿体基因组；高通量测序；序列变异；系统发育

藜芦属L.，隶属于百合科，中国分布有13种和1变种，该属植物多具有显著的药用价值，被广泛用于催吐、化瘀、止痛等。披麻草作为国家保密配方制剂“云南白药”和国家中药保护品种“一粒止痛丸”[1]主要组成药物之一，其基原为藜芦属植物。在《云南省药品标准》[2]中收录的披麻草基原植物为百合科藜芦属蒙自藜芦Loes. f、大理藜芦Loes. f、狭叶藜芦Diels和毛叶藜芦(Maxim.) Loes. f的干燥根及根茎；在《中华本草》[3]和《中药大辞典》[4]中记载披麻草为大理藜芦和狭叶藜芦的根；在《云南中药志》[5]中记载披麻草为蒙自藜芦的根；《中药辞海》[6]收录披麻草为大理藜芦的根及根茎；另外在《中国植物志》[7]和《中国高等植物图鉴》[8]中大理藜芦、蒙自藜芦和狭叶藜芦别名均有被称作披麻草，可见在不同资料中记载的披麻草的基原植物存在争议。

披麻草作为药物首载于《云南中草药选》[9]，现收载于1996年版《云南省药品标准》[2]，别名小棕包、天蒜、千张纸、大力王等[3]，根据《昆明民间常用草药》[10]中记载：披麻草味麻苦、性凉，有大毒。全草或根及根茎入药，具有内服催吐、撑骨、祛窃；外用止血、止痛、通窍的功效。目前，披麻草除了作为“云南白药”和“一粒止痛丸”的主要组成药物，也被广泛用于其他伤科药物中[11]，其显著的药用价值和经济价值，对于伤科药物的发展具有深远的意义[12]。但近年来由于披麻草未进入规模化人工种植，使用完全依赖自然生长缓慢的野生资源[13]，资源趋向渐危状态，越来越不能满足日常用药需求，从而导致披麻草基原植物使用混乱，市场上混伪品较多。因此采用分子生物学手段来解决基原和用药问题已经是迫在眉睫。

叶绿体是进行光合作用的重要细胞器，存在于植物、藻类和一些原生生物中。叶绿体是半自主性细胞器，拥有自己的基因组，称为叶绿体基因组（chloroplast DNA，cpDNA）[14-15]。随着测序技术进步和测序成本的降低，越来越多的研究以叶绿体基因组为基础展开。如阳春砂[16]、美丽芍药[17]、金铁锁[18]、芸薹[19]等药用植物的系统发育研究。吕瑞华等[20]采用和ITS2序列对商陆资源及其混伪品进行了识别和鉴定，为商陆资源品种现状与分布研究提供了理论依据。董博然等[21]对龙胆科5属27个分类群叶绿体基因组进行了系统发育分析，结果表明龙胆属多枝组的短柄龙胆与秦艽组植物聚为一支，在亲缘关系上与秦艽组更近。

本研究通过对3种藜芦属植物（蒙自藜芦、大理藜芦、狭叶藜芦）进行叶绿体基因组测序得到的序列以及课题组前期对毛叶藜芦叶绿体基因组测序获得的序列（GenBank登录号：MN613592）进行分析，揭示其基本特征与系统发育关系，以期为披麻草的基原植物、分子鉴定、资源保护与开发利用等研究提供参考资料。

1 材料

藜芦属4种植物新鲜叶片采自8个不同居群，采样信息见表1，经云南中医药大学李国栋副教授鉴定，凭证标本存放于云南中医药大学中药材优良种苗繁育中心。

表1 藜芦属4种植物居群基本信息

Table 1 Information on eight populations of four Veratrum plants

种名拉丁名采集地居群编号经度（E）纬度（N）凭证标本GenBank登录号 蒙自藜芦V. mengtzeanumLoes. f云南省宾川县VmBC100°25′25°35′5329240001 云南省丽江市VmLJ100°14′27°02′5307000001 大理藜芦V. taliense Loes. f云南省师宗县VtSZ103°59′24°45′5303230001 云南省漾濞县VtYB100°04′25°43′5329220001 云南省宾川县VtBC100°25′25°35′5329240002 云南省澄江县VtCJ102°31′24°27′5304220001 狭叶藜芦V. stenophyllum Diels云南省鹤庆县VsHQ100°17′26°42′5329320001 毛叶藜芦V. grandiflorum (Maxim.) Loes. f云南省昭通市VgZT103°05′27°12′MN613592

2 方法

2.1 基因组DNA的提取和测序

取新鲜幼嫩叶片，利用植物基因组DNA提取试剂盒（BioTeke公司）提取总DNA。使用琼脂糖凝胶电泳和Nanodrop One超微量分光光度计（美国赛默飞世尔科技有限公司）检测DNA质量及浓度。将检测合格的DNA送至上海美吉生物医药科技有限公司采用Illumina HiSeq2500-PE150平台进行建库测序。

2.2 叶绿体基因组的组装、注释及物理图谱绘制

将测序获得的raw reads使用NGS QC Toolkit[22]滤过掉低质量区获得clean reads。以尖被藜芦（NC022715）作为参考序列，采用NOVOPlasty[23]组装叶绿体基因组。再使用DOGMA[24]对藜芦属4种植物叶绿体基因组进行注释，以蒙自藜芦（NC045300）叶绿体基因组作为参考序列，并且使用Geneious R11进行手动修正注释。用在线软件OGDraw[25]绘制叶绿体基因组物理图谱。

2.3 数据统计

利用MISA[26]软件分析叶绿体基因组SSR位点。设置参数：单核苷酸重复≥10；二核苷酸重复≥5；三核苷酸重复≥4；四、五、六核苷酸重复≥3。通过在线软件REPuter[27]分析散在重复序列，参数设置：最小重复序列长度为30（minimal repeat size＝30），最多碱基错配为3（hamming distance＝3）。使用IRscope[28]和在线比对工具mVISTA[29]分别进行IR区边界收缩/扩张和全基因组比对分析。

2.4 系统发育分析

为确定4种植物在藜芦属中的系统位置，从NCBI数据库中下载9条藜芦属叶绿体基因组序列，分别是毛穗藜芦Regel（MN613590）；藜芦L.（MN613595）；长梗藜芦Loes. f（MN613593）；牯岭藜芦(Baker) Loes. f（MN613588）；黑紫藜芦Loes. f（MN613594）；南川藜芦S. Z. Chen & G. J. Xu（MN613591）；兴安藜芦(Turcz.) Loes. f（MN699635）；尖被藜芦Turcz（MW147219）；尖被藜芦Turcz（NC022715）；以熊尾草(Pursh) Nutt（NC027158）和丫蕊花Franch.（NC044639）作为外类群。基于Model Finder[30]的Akaike Information Criterion（AIC）筛选出核苷酸的最佳替代模型，然后使用Phylosuite软件分别构建最大似然（maximum likelihood，ML）系统发育树和贝叶斯（bayesian，BI）系统发育树（bootstrap＝1000）。

3 结果与分析

3.1 叶绿体基因组基本特征及分类

藜芦属4种植物的叶绿体基因组均为典型的环状四分体结构（图1），包括1个大单拷贝区（large single copy region，LSC）；1个小单拷贝区（small single copy region，SSC）和1对反向重复区（inverted repeat，IR）。序列总长度151 875～153 711 bp，总GC含量37.7%～37.8%；LSC、SSC、IR区长度和GC含量分别为：81 967～83 367 bp、17 537～17 628 bp、26 148～26 358 bp；35.7%～35.8%、31.4%～31.5%、42.9%～43.0%。所有序列均注释到135个基因，蛋白质编码基因83～84个，rRNA基因8个和tRNA基因38个（表2）。

图1 藜芦属4种植物叶绿体基因组图谱

4种植物全部基因分类情况如表3所示，根据其功能可以分为4大类：与光合作用有关的基因（45个）、与自我复制有关的基因（74个）、未知功能的蛋白质基因（10个）以及成熟酶基因（）、囊膜蛋白基因（）等其他基因（6个）。在这些基因中含有21个双拷贝基因，包括2个核糖体大亚基（、）、2个核糖体小亚基（、）、4个rRNA基因（、、、）、8个tRNA基因（trnA、trnH、trnI、trnI、trnL、trnN、trnR、trnV）、1个NADH脱氢酶（）、4个未知功能基因（、、、）。总共含有20个内含子，其中、、、trnA、trnG、trnI、trnK、trnL、trnV、、、、、基因各包含1个内含子，、和基因各包含2个内含子，并且基因位于LSC区和IR区，被分成2个独立的转录单元，为反式剪接基因（-splicing gene）。

表2 藜芦属植物叶绿体基因组基本特征

Table 2 Comparison of chloroplast genomes features of Veratrum plants

居群WholeLSCSSCIR基因数量蛋白编码基因rRNA基因tRNA基因 长度/bpGC/%长度/bpGC/%长度/bpGC/%长度/bpGC/% VmBC151 88837.881 96735.817 53731.526 19243.013584838 VmLJ152 17637.882 23835.817 54231.526 19843.013584838 VtSZ151 87537.882 02935.817 55031.526 14843.013584838 VtYB152 03737.882 11935.817 55831.526 18043.013584838 VtBC152 06237.882 12435.817 54231.526 19243.013584838 VtCJ152 06137.882 12335.817 54231.526 19843.013584838 VsHQ152 05437.882 10835.817 55031.526 19843.013584838 VgZT153 71137.783 36735.717 62831.426 35842.913583838

表3 藜芦属植物叶绿体基因组基因分类

Table 3 List of genes of Veratrum plants chloroplast genomes

基因分类基因分组基因名称 self-replicationlarge subunit of ribosomalrpl2a,c、rpl14、rpl16a、rpl20、rpl22、rpl23c、rpl32、rpl33、rpl36 small subunit of ribosomalrps2、rps3、rps4、rps7c、rps8、rps11、rps12b,c,d、rps14、rps15、rps18、rps19 DNA dependent RNA polymeraserpoA、rpoB、rpoC1a、rpoC2 rRNA genesrrn4.5c、rrn5c、rrn16c、rrn23c tRNA genestrnAUGCa,c、trnCGCA、trnDGUC、trnEUUC、trnFGAA、trnfMCAU、trnGGCC、trnGUCCa、trnHGUGc、trnICAUc、trnIGAUa,c、trnKUUUa、trnLCAAc、trnLUAAa、trnLUAG、trnMCAU、trnNGUUc、trnPUGG、trnQUUG、trnRACGc、trnRUCU、trnSGCU、trnSGGA、trnSUGA、trnTGGU、trnTUGU、trnVGACc、trnVUACa、trnWCCA、trnYGUA gene for photosynthesisphotosystem IpsaA、psaB、psaC、psaI、psaJ photosystem IIpsbA、psbB、psbC、psbD、psbE、psbF、psbH、psbI、psbJ、psbK、psbL、psbM、psbN、psbT、psbZ NadH oxidoreductasendhAa、ndhBa,c、ndhC、ndhD、ndhE、ndhF、ndhG、ndhH、ndhI、ndhJ、ndhK cytochrome b6/f complexpetA、petBa、petDa、petG、petL、petN ATP synthaseatpAa、atpB、atpE、atpF、atpH、atpI rubiscorbcL other genesmaturasematK translationalinfA proteaseclpPb envelop membrane proteincemA subunit of acetyl-CoAaccD c-type cytochrome synthesis geneccsA unknown functionconserved open reading framesycf1c、ycf2c、ycf3b、ycf4、ycf15c、ycf68c a包含1个内含子；b包含2个内含子；c双拷贝基因；d反式剪接基因aGene containing a single intron; bGene containing two introns; cGene with two copies; dTrans-splicing gene

a包含1个内含子；b包含2个内含子；c双拷贝基因；d反式剪接基因

aGene containing a single intron;bGene containing two introns;cGene with two copies;dTrans-splicing gene

3.2 散在重复序列及SSR分析

4种植物叶绿体全基因组序列检测到长度不小于30且重复序列间相似度大于90%的散在重复序列分别为正向重复（forward repeats，F）12～14条、反向重复（reverse repeats，R）1～3条、回文重复（palindromic repeats，P）18～21条、互补重复（complement repeats，C）除VmBC、VtSZ、VsHQ居群各1条外，其余居群未检测到互补重复序列（表4）。

在8个居群叶绿体基因组序列中，总共检测到SSR位点64～72个（表5），其中单核苷酸重复为41～50个、二核苷酸重复为10～13个、三核苷酸重复3～4个、四核苷酸重复5～6个、五核苷酸重复1～5个，未检测到六核苷酸重复。重复最多的是单核苷酸重复（59.42%～69.70%），且主要是A/T的重复（表6），占总重复类型的63.93%，紧接着为AT/AT重复（16.82%）、C/G重复（3.36%）、AAAG/CTTT重复（3.00%）。这些SSR主要分布于叶绿体基因组的LSC区（66.67%～78.79%），编码基因序列中分布的SSR数量仅占总数的19.44%～25.00%。

表4 藜芦属植物散在重复序列

Table 4 Interspered repeat sequences information of Veratrum plants

居群重复条数 正向重复反向重复回文序列互补序列 VmBC141181 VmLJ13118/ VtSZ133211 VtYB13319/ VtBC13319/ VtCJ13319/ VsHQ123191 VgZT13319/

3.3 IR区边界比较分析

在叶绿体基因组中，IR区与LSC和SSC区存在4个边界，即LSC/IRb、IRb/SSC、SSC/IRa、IRa/LSC。本研究中藜芦属植物叶绿体基因组4个边界相对保守（图2）。8个居群中VmBC、VmLJ、VtYB、VtBC、VtCJ、VsHQ居群的LSC/IRb边界均在基因内，且基因均有277 bp分布在LSC区、2 bp分布在IRb区；VtSZ和VgZT居群的基因均位于LSC区，分别距LSC/IRb边界49、3 bp。在IRb/SSC边界的基因终止子缺失，为一个假基因，所有居群的IRb/SSC、SSC/IRa边界分别处于假基因和基因内，且假基因大部分分布在IRb区（960～991 bp），有1～9 bp位于SSC区；基因大部分分布在SSC区（4401～4398 bp），有960～991 bp分布在IRa区。IRa/LSC边界在所有居群中均位于与基因之间。

表5 藜芦属植物叶绿体基因组中SSR位点类型及数量

Table 5 Type and number of SSR loci of four Veratrum plants chloroplast genomes

居群SSR位点数（占比/%） 单核苷酸二核苷酸三核苷酸四核苷酸五核苷酸IRSSCLSCCDS VmBC50(69.44)10(13.89)4(5.56)6(8.33)2(2.78)016(22.22)56(77.78)14(19.44) VmLJ41(64.06)12(18.75)4(6.25)6(9.38)1(1.56)015(23.44)49(76.56)14(21.88) VtSZ46(69.70)11(16.67)3(4.55)5(7.58)1(1.52)014(21.21)52(78.79)16(24.24) VtYB44(68.75)11(17.19)3(4.69)5(7.81)1(1.56)014(21.88)50(78.13)16(25.00) VtBC46(69.70)11(16.67)3(4.55)5(7.58)1(1.52)014(21.21)52(78.79)15(22.73) VtCJ45(69.23)11(16.92)3(4.62)5(7.69)1(1.54)014(21.54)51(78.46)15(23.08) VsHQ47(69.12)11(16.18)3(4.41)5(7.35)2(2.94)016(23.53)52(76.47)15(22.06) VgZT41(59.42)13(18.84)4(5.80)6(8.70)5(7.25)2(2.90)21(30.43)46(66.67)15(21.74)

表6 藜芦属植物叶绿体基因组SSR重复类型

Table 6 Repeat types of SSR of four Veratrum plants

重复类型居群重复数量占比/% VmBCVmLJVtSZVtYBVtBCVtCJVsHQVgZT A/T473844424443453963.93 C/G 3 3 2 2 2 2 2 2 3.36 AT/AT101211111111111316.82 AAG/CTT 1 1 1 1 1 1 1 2 1.68 AAT/ATT 1 1 / / / / / 1 0.56 ACT/AGT 1 1 1 1 1 1 1 1 1.50 AGG/CCT 1 1 1 1 1 1 1 / 1.31 AAAG/CTTT 2 2 2 2 2 2 2 2 3.00 AAAT/ATTT 2 2 1 1 1 1 1 2 2.06 AATG/ATTC 2 2 2 2 2 2 2 2 3.00 AAAGT/ACTTT 1 1 1 1 1 1 1 / 1.31 AATAT/ATATT 1 1 / / / / / / 0.37 AAAAT/ATTTT / / / / / / / 1 0.19 AATAG/ATTCT / / / / / / / 2 0.37 AATGG/ATTCC / / / / / / 1 / 0.19 ACTAT/AGTAT / / / / / / / 1 0.19 ATATC/ATATG / / / / / / / 1 0.19

图2 藜芦属植物叶绿体全基因组IR边界的比较示意图

3.4 叶绿体基因组比对及特异性DNA条形码筛选

利用mVISTA在线软件对藜芦属8个居群叶绿体基因组进行了比较分析。结果显示，在居群水平上，毛叶藜芦居群叶绿体基因组序列较保守，变异位点少，其他7个居群在种内序列变异较大，种间差异较小，在、trnD-trnY、、trnT-trnL、、ndhB-trnL区存在不同程度的变异（图3）。整体上，变异较高的区域基本集中在LSC和SSC区域的非编码区，编码区比较保守。

使用DnaSP 6软件的多态性分析检测藜芦属4种植物叶绿体基因组中的高度可变区。核苷酸多样性（Pi）整体变化范围为0～0.008，且LSC区和SSC区核苷酸多样性高于IR区。在图4中标记了Pi＞0.006的基因片段，分别是LSC区（trnK-psbI、trnL-ndhJ、trnV-atpE、）、SSC区（ndhF-trnL、、）。

图4 藜芦属植物叶绿体基因组核苷酸多样性

3.5 系统发育分析

筛选出核苷酸的最佳替代模型为GTR＋I＋G，使用Phylosuite软件对测序获得的藜芦属8个居群叶绿体基因组以及NCBI下载的9条藜芦属序列和2条其他属外类群分别构建最大似然（maximum likelihood，ML)和贝叶斯（bayesian，BI)系统发育树。如图5所示，藜芦属被明显分为了5个进化枝，毛叶藜芦在A节点和蒙自藜芦、大理藜芦、狭叶藜芦分化开（支持率100%），并且与南川藜芦亲缘关系最近；蒙自藜芦在B节点与大理藜芦和狭叶藜芦分化开（支持率100%）形成进化枝III；大理藜芦和狭叶藜芦在C节点处分别形成了进化枝I和进化枝II（支持率100%），亲缘关系较近。

图5 基于19个叶绿体基因组构建的藜芦属ML和BI系统发育树

4 讨论

披麻草作为“云南白药”和“一粒止痛丸”的主要组成药物，由于未进入规范化人工种植和过度采挖，导致野生居群数量急剧下降。目前，研究者们为了保护和合理开发披麻草野生资源，对其进行了植物分类学[12]、生药学鉴定[1]、化学成分[31]、药理作用[32-34]等方面的研究。然而关于披麻草基原植物叶绿体基因组的研究还尚未见报道。

叶绿体作为植物进行光合作用的场所，在植物的整个生命过程中具有重要意义，其基因组序列高度保守。本研究对披麻草基原植物叶绿体基因组进行了分析，结果表明其基本结构均为环状四分体结构，基因组大小差异较小，最大差仅1836 bp，LSC区差异最大（1400 bp）。总GC含量37.7%～37.8%；IR区的GC含量最高（42.9%～43.0%），所有居群均注释到135个基因，蛋白质编码基因83～84个，rRNA和tRNA基因分别为8、38个。这与金铁锁[18]、湖北麦冬[35]、三叶崖爬藤[36]等的研究结果相似，体现出叶绿体基因组结构稳定，总体进化速率较慢。

SSR分子标记由于其数量丰富、多态性高、信息含量高、不受外界环境等因素的影响，并且是共显性遗传已被广泛用于药用植物的群体遗传学研究[37-38]。本研究共检测到SSR位点64～72个，重复最多的是单核苷酸重复（59.42%～69.70%），其次为二核苷酸重复（13.89%～18.84%），主要重复类型是A/T重复，紧接着为AT/AT重复，共占比80.75%。张明英等[39]报道了柴胡属叶绿体基因组SSR主要由polyA或polyT构成，此结果与本实验的研究结果一致。此外，在8个居群中检测到散在重复序列32～38条。这些SSR以及散在重复序列为今后开发披麻草SSR标记以及群体遗传学研究提供了候选分子标记。

在叶绿体基因组中，其差异主要体现在IR区边界的收缩和扩张上。本研究中藜芦属4种植物叶绿体基因组在4个边界上除LSC/IRb边界存在微小的差异外，其余边界均较保守。在IRb/SSC边界的基因终止子缺失，为1个假基因。此现象在石豆兰属[40]、菜头肾[41]等植物中也有报道。基于mVISTA和Pi分析结果显示，在、trnD-trnY、、trnT-trnL、、ndhB-trnL、trnK-psbI、trnL-ndhJ、trnV-atpE、、ndhF-trnL、、区存在明显变异，这些片段可为披麻草分子鉴定的特异性DNA条形码的筛选提供参考。

基于ML和BI系统发育树结果表明，毛叶藜芦与其他3个种亲缘关系较远，蒙自藜芦、大理藜芦和狭叶藜芦亲缘关系较近。披麻草作为药用价值较高的伤科药物，在不同资料中记载的基原植物存在争议。本研究结果显示：从叶绿体基因组角度分析，毛叶藜芦同其他3个种叶绿体基因组序列差异较大，变异较小；ML和BI系统发育树一致表明毛叶藜芦与其他3个种亲缘关系较远。本课题组前期通过《中国植物志》[7]中的描述对披麻草基原植物进行鉴定时发现蒙自藜芦、大理藜芦、狭叶藜芦形态学特征（花序、叶片、果实）极其相似，仅存在微小的差异，如蒙自藜芦花被片上存在明显的腺体，大理藜芦茎多分枝，花序相对密集，狭叶藜芦茎几乎没有分支，花序相对扩展，而毛叶藜芦与前三者形态差异较大，其叶片、花被片和花序较前3者宽大；在对披麻草药材鉴定时发现蒙自藜芦、大理藜芦、狭叶藜芦药材外观性状十分相似，但毛叶藜芦药材外观性状和大小与前三者差异较大。

目前，研究者们从蒙自藜芦中分离了藜芦胺、藜芦明宁、藜芦胺--氧化物、3-当归酰基计明碱、胡萝卜苷等11个化合物[42]；从大理藜芦中分离了大理藜芦碱A～D、介藜芦胺、介芬胺、狭叶藜芦碱乙、3-藜芦酰棋盘花胺、计明碱、新大理藜芦碱A和B等14个化合物[43-45]；从狭叶藜芦中分离了藜芦胺、棋盘花胺、介藜芦胺、介芬胺、狭叶藜芦碱甲～丁、β-查茄碱、原藜芦碱B、季明碱等22个化合物[46-47]；从毛叶藜芦中分离并鉴定了藜芦胺、表红介芬胺、介芬胺、3-当归酰基棋盘花胺、藜芦托素、表红介藜芦碱、异玉红芥芬胺、桑皮苷A、等21个化合物[48-49]。从分离出的化学成分可以看出虽然4种植物化学成分有所差异，但基本结构类型都涉及了藜芦胺型、介藜芦碱型的甾体生物碱。杨崇仁等[42]报道了蒙自藜芦须根中的甾体生物碱以藜芦胺的含量较高，并且药理实验表明藜芦胺有镇痛和降压的生理活性；Li等[50]采用醋酸致小鼠扭体法和角叉菜胶致小鼠足肿胀法得出大理藜芦中介芬胺型生物碱具有抗炎和镇痛作用；马丽焱等[34]发现狭叶藜芦碱甲有较强且持久的降压和减慢心率的生理活性。刘莹莹[11]对披麻草基原植物中藜芦胺和介芬胺含量进行了测定，结果表明4种植物间藜芦胺和介芬胺含量差异较大，不同药用部位含量差异也较大，其中根及根茎含量最高，此结果表明了披麻草以根及根茎入药的合理性。

综上所述，本研究从叶绿体基因组角度认为蒙自藜芦、大理藜芦、狭叶藜芦为披麻草基原植物比较合理，为披麻草基原问题提供了叶绿体基因组方面的资料。但披麻草化学成分和药理研究表明4种植物均含有藜芦胺型和介藜芦碱型甾体生物碱，且是镇痛和降压作用的主要活性成分，说明4种植物间差异不大，该结果没有支持本研究结果，原因可能是由于目前药理研究仅是针对1种植物进行研究，而没有将4种植物一起进行药理比对所致。因此，后期还需从药理活性、化学等方面进一步深入研究。

利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突

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Comparative and phylogeny analysis of fourmedicinal plants complete chloroplast genomes

TIAN Xing1, LIU Ying-ying2, ZHANG Ying-min1, YANG Cong-wei1, QIAN Zi-gang1, LI Guo-dong1

1. Yunnan Key Laboratory of Dai and Yi Medicines, Yunnan University of Chinese Medicine, Kunming 650500, China 2. Center for Food and Drug Inspection of Yunnan, Kunming 650106, China

The chloroplast genomes of,,andwere sequenced and assembled, laying a foundation for the further development of molecular identification and population genetics.The chloroplast genomes of fourplants were sequenced using high-throughput sequencing technology. NOVOPlasty and Geneious R11 were used to assemble and annotate the chloroplast genomes from the sequence reads respectively. Comparative and phylogenetic analyses were conducted based on gene annotation results.The chloroplast genomes ofplants were 151 875—153 711 bp in length, GC content of 37.7%—37.8% and both exhibited the typical quadripartite circular structure. A total of 135 genes were annotated, including 83—84 protein-coding genes, 38 tRNA genes, eight rRNA genes. Comparative analyses of chloroplast genomes in fourplants revealed that no obvious expansion or contraction of the inverted repeat regions. The chloroplast genome sequence ofwas relatively conservative, with fewer mutation sites. The sequences variation of,andwere relatively large, and the interspecific differentiation were relatively small. In addition, 13 sequences with higher variation interspecific were detected in the LSC and SSC regions. Phylogenetic trees showed thathad farther relationship with,,, and the relationship betweenandwas the closest.The complete chloroplast genome of fourmedicinal plants and phylogenetic relations were analyzed in this study, and the results will provide data information for the further development of molecular identification and population genetics.

; chloroplast genome; high-throughput sequencing; sequence variation; phylogeny

R282.12

A

0253 - 2670(2022)04 - 1127 - 11

10.7501/j.issn.0253-2670.2022.04.021

2021-08-09

国家自然科学基金资助项目（81560613）；2018年中医药公共卫生服务补助专项“全国中药资源普查项目”（财社[2018]43号）；云南省中青年学术技术带头人后备人才（202105AC160050）；云南省高层次人才培养支持计划“青年拔尖人才”专项（YNWR-QNBJ-2020-278）

田 星（1997—），男，硕士，研究方向为中药资源开发与利用。E-mail: 820393356@qq.com

李国栋，副教授，硕士生导师，研究方向为分子生药学。E-mail:liguodong@ynutcm.edu.cn

钱子刚，教授，博士生导师，研究方向为中药资源学。E-mail: qianzig@aliyun.com

[责任编辑 时圣明]