地黄属包括5种多年生草本植物,茄叶地黄(Rehmannia solanifolia)、地黄(R.glutinosa)是四倍体物种,天目地黄(R.chingii)、湖北地黄(R.henryi)、裂叶地黄(R.piasezkii)是二倍体物种。属内的5个种除了地黄分布达朝鲜半岛和日本之外,其它都属于中国的特有植物。之前虽然已有大量形态、生化和分子标记的方法对地黄属种间关系进行了研究,但多种方法的研究结论不完全一致,其种间关系仍待澄清,而且仅依赖少数基因位点分析解决问题的能力有限,要揭示地黄属物种在进化过程中基因组结构是否发生变化、潜在的选择作用,以及有用药效成分的代谢通路调控,需要基因组层面的相关研究。鉴于此,本研究基于转录组技术,以地黄属五种植物的根、花、叶为材料进行Illuminate HiSeqTM2000测序组装,对地黄属五个种根、花、叶的unigene合并去冗余,以方便地黄属种间的比较转录组分析,获得天目地黄的unigene总数是88,719条,平均长度为687nt,N50长度1,230nt;湖北地黄unigene总数是82,843条,平均长度698nt,N50长度1,246nt;茄叶地黄unigene总数是72,494条,平均长度718nt,N50长度1,373nt;地黄unigene总数是85,860条,平均长度690nt,N50长度1,213nt;裂叶地黄unigene总数是92,205条,平均长度为677nt,N50长度1,202 nt;将五个种unigene聚类去冗余,以方便地黄属植物和其他种属进行比较分析,获得unigene数有302,588条,平均长度713nt,N50长度1,305nt,将组装好的unigene在Nr,GO,KEGG,COG等数据库中进行比对,以完成基因功能注释,了解地黄属植物相关的药用代谢通路,为找寻关键的代谢靶点并开发与地黄属重要药用性状相关的SSR和SNP分子标记,提供基础信息。通过地黄属五个种根、花、叶的转录组数据合并去冗余,筛选其直系同源基因,将之用于系统进化树的构建,研究地黄属植物五个物种间的系统亲缘关系,发现二倍体裂叶地黄处在地黄属的基部,二倍体天目地黄和湖北地黄构成姐妹类群,四倍体地黄和茄叶地黄聚成姐妹类群。在生物分子进化分析中,利用Ka/Ks比值作为蛋白编码基因是否受到自然选择压力的指标,分析结果表明,地黄和其他四个物种的比对中,受纯化选择和受正向选择的直系同源基因数目都相近,只有四倍体地黄和茄叶地黄间受到纯化选择的直系同源基因较多,这也从另一角度表明,这两个物种在进化过程中亲缘关系较近。地黄属五种植物,根部差异表达的基因数据比对分析,发现甘露糖基转移酶基因在地黄和茄叶地黄中均表达上调,而在天目地黄,湖北地黄和裂叶地黄中均表达下调。这充分说明,四倍体地黄和茄叶地黄在染色体加倍的进化过程中,甘露糖的相关代谢强度增加,根中的甘露糖含量可能也有所增加。这种基因差异性表达与地黄根表型性状差异相一致。