紫薇属(Lagerstroemia Linnaeus)隶属于千屈菜科(Lythraceae),主要分布于全球温带和热带地区。该属在全球约55种,我国分布有18种,是夏季著名的观赏性植物,花期能够达到100天,又被称为百日红。因其花色艳丽、花期长,紫薇在园林中的应用日益广泛。由于频繁的种间杂交和基因渐渗,紫薇属内种间的系统发育问题一直存在疑惑;虽然紫薇属的花序使其很容易与其他类群区别,但由于缺乏有效的形态分类性状,受环境条件和不同发育阶段的影响,紫薇属植物存在着多个形态分类上的争议分歧物种,在种水平上对紫薇属植物进行分类比较困难。叶绿体(Chloroplast)基因组序列不仅是研究系统发育问题的有力工具,而且是用于评估遗传多样性最有价值的分子标记来源。因此,本研究对紫薇属6个物种的叶绿体基因组测序,利用生物信息学手段对比分析紫薇属基因组特点和差异,重建紫薇属系统发育及进化关系;从叶绿体基因组序列变异程度、种内种间变异以及物种鉴定等方面在紫薇属中对国际通用条形码(mat K、psb A-trn H、rbc L)进行适用性评价;并从叶绿体基因组中筛选高变片段作为紫薇属特异性条形码,为紫薇属物种的快速鉴定提供参考。主要研究结果如下:1.紫薇属叶绿体基因组比较分析:通过第二代测序技术获得6个紫薇属物种的完整叶绿体基因组。紫薇属叶绿体基因组十分保守,基因组长度在152 049 bp-152 521 bp之间,且均具有双链环状四联体结构;六个完整基因组序列的基因内容和顺序完全一致,均编码112个独特基因:78个蛋白质编码基因,4个r RNA基因和30个t RNA基因。结合NCBI公布的7个紫薇属物种的叶绿体全基因组序列,对13个紫薇属物种进行比较发现:(1)13个叶绿体全序列相似度大于90%,变异性很小;(2)密码子使用方式在13个叶绿体基因组中类似。蛋氨酸和色氨酸是最不常见的氨基酸,精氨酸和丝氨酸是最常见的氨基酸;(3)13个紫薇属物种的长重复序列和简单重复序列多位于基因间隔区,少部分位于共有编码基因中,如ycf2;(5)进化分析表明atp B,psa I,rpl23,rpl33和rps7这5个基因在桃金娘目中经历了正选择;(6)以两个牦牛儿苗科物种为外类群,基于66个共有编码基因构建系统发育树,结果表明13个紫薇属物种是单系类群,共聚成2个进化枝:第一个进化枝由云南紫薇,大花紫薇,南洋紫薇,西双紫薇,多花紫薇,绒毛紫薇和副萼紫薇组成;第二个进化枝由川黔紫薇,福建紫薇,屋久岛紫薇,南紫薇,桂林紫薇和紫薇组成。在桃金娘目中,野牡丹科分化最早,其次是桃金娘科,柳叶菜科和千屈菜科分化最晚。2.紫薇属DNA条形码研究:从序列变异程度、种内种间变异以及物种鉴定三方面在紫薇属中对国际通用条形码(mat K、psb A-trn H、rbc L)进行适用性评价。结果发现:trn H-psb A在13个紫薇属物种中变异最大(变异位点占比12.3%,信息位点占比11.6%),但是鉴定成功率仅为38.46%;Mat K(变异位点占比1.6%,信息位点占比1.53%)和rbc L(变异位点占比1%,信息位点占比1%)变异太小不适合用作紫薇属DNA条形码。组合片段rbc L+trn H-psb A和mat K+rbc L+trn H-psb A鉴定能力高,可以用作紫薇属特异性条形码。通过13个紫薇属物种全序列比对,从变异位点率、信息位点率及序列长度三方面筛选高变片段。结果显示:基因区由于序列相似性较高不适合用作特异性DNA条形码;在基因间隔区(含内含子区)中共筛选出15个长度在200-800bp之间,变异位点率在3.9%以上,信息位点率在3.3%以上的具有潜在价值的高变片段。通过构建NJ树对15个高变片段进行评估,发现其中5个片段pet A-psb J、ndh F-rpl32、ndh G-ndh I、trn S-trn G和trn R-atp A的鉴定能力最强,因此建议将它们作为紫薇属的候选DNA条形码。