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砂仁、枸杞、山楂和姜是《中国药典》收录的我国常用的药食两用中药材,具有较高的经济价值。然而,这些药用植物存在同属近缘物种通过外观形态和常用的DNA条形码难以准确鉴定的问题。叶绿体基因组作为植物特有的独立于核基因组的遗传物质,在物种鉴定、系统进化及比较基因组学等方面具有重要的作用。本研究基于Illumina高通量测序平台对砂仁、枸杞、山楂和姜等药食两用药材的基原植物进行叶绿体基因组测序及分析,获得了各药材基原植物的叶绿体基因组,均为典型的四分体结构,具体结果如下:(1)阳春砂Amomum villosum、绿壳砂A villosum var.xanthioides和海南砂A.longiligulare共8个样本的叶绿体基因组序列长度为163,608-164,069 bp,均编码113个不同的基因。比较分析表明三个物种种内序列高度保守;种间比较分析筛选到atpH-atpI、trnDA-trnY、accD-psaI、ycf4-cem和trnI-ycf2可作为潜在鉴定标记的高变区;基于豆蔻属八个物种32份样品对5个高变区的鉴定效率进行了验证,结果表明5个高变区在豆蔻属物种中的鉴定效率较低,均不能准确区分三个砂仁物种。基于64个共有蛋白编码基因构建的ML系统进化树表明,三个物种各自单独聚为一支,能准确反映豆蔻属物种之间的系统进化关系,提示叶绿体全基因组可以作为“超级条形码”用于准确鉴定砂仁药材的三个基原植物。(2)宁夏枸杞Lycium barbarum、中华枸杞L.chinense和黑果枸杞L.ruthenicum的叶绿体基因长度分别为155,656 bp、155,745 bp和154,869bp,均编码113个不同的基因,其中accD基因在黑果枸杞中发生突变被注释为假基因。基于叶绿体基因组全局比对分析筛选到atpH-atpI、accD-ycf4和ndhF-trnL可作为潜在物种鉴定及系统进化分析的高变区。基于54个共有蛋白编码基因构建的ML系统进化树表明,叶绿体基因组有望成为准确鉴定枸杞属物种的“超级条形码”。(3)山楂Crataegus pinnatiifida和山里红C.pinnatifida var.major叶绿体基因组的大小分别为159,667 bp和159,654 bp,均编码112个基因。基于71个共有蛋白编码基因构建的ML系统进化树表明,山楂与山里红可以明显区分开,且支持率较高,因此叶绿体基因组有望用于准确鉴定山楂属植物。(4)姜Zingiber offcinale叶绿体基因组序列长度为162,621 bp,编码113个基因。基于叶绿体基因组全局比对分析共筛选到 5 个(rps16-trnQ-UUG、atpH-atpI、trn T-UGU-trnL-UAA、ycf1和 psaC-ndhE)可作为鉴定姜属物种的潜在DNA条形码。同时,研究发现SSC区在姜科物种中的变异程度较大。基于75个共有蛋白编码基因构建的ML系统进化树结果显示,姜属Zingiber与山柰属Kaempferia聚为姐妹分支,具有较近的亲缘关系。