叶绿体是绿色植物发生光合作用和能量转化的重要细胞器,具有自主遗传信息。与核基因组相比,叶绿体基因组较小,为母性遗传,其基因顺序、基因含量和碱基组成高度保守。同时,叶绿体基因组的核苷酸进化速率适中,在编码区和非编码区之间差异明显。因此,叶绿体基因组适用于不同分类学水平的系统发育研究。悬钩子属(Rubus L.)植物是一类重要的小浆果果树资源,其果实可食的栽培品种常简称为树莓,在全世界范围内分布广泛,种类繁多,遗传关系复杂。我国的树莓类资源极其丰富,但大多处于野生状态,缺乏有效的开发利用。本研究通过PCR法结合高通量基因组测序手段测定3个树莓类物种:插田泡(R.coreanus)、光滑高粱泡(R.lambertianus var.glaber)和黑莓栽培品种?阿拉好‘(RubusבArapaho’)的叶绿体基因组序列,通过基因组组装和生物信息学分析,为悬钩子属植物进化关系提供参考依据。主要研究结果如下。1.本研究测序、组装和注释了3个树莓植物的完整叶绿体基因组,生物信息学分析表明,其叶绿体基因组结构为典型的环状四分体,即由1段大单拷贝序列(LSC)、1段小单拷贝序列(SSC)和2段反向重复序列(IR)组成。插田泡、光滑高粱泡和黑莓?阿拉好‘叶绿体基因组全长分别为155 405 bp、156 569 bp和156 621 bp,差异主要来源于基因间区,总GC含量分别为37.32%、37.17%和37.13%,被注释基因总数分别为132、134和135个。插田泡和光滑高粱泡的叶绿体基因组都含有111种不同基因,包括80种蛋白质编码基因、27种t RNA和4种r RNA基因,黑莓?阿拉好‘叶绿体基因组含有112种不同基因,包括80种蛋白质编码基因、28种t RNA和4种r RNA基因,三者均有18个基因分别位于每段反向重复序列(IR)上。2.结合2个已报道的蔷薇科植物叶绿体全基因组分析显示,5个叶绿体基因组LSC、SSC和IR的边界基因相同,两段短重复序列(ycf1,ycf1-f)的分子重组可能造成边界基因位点差异,从而引起IR区域的扩张和收缩。3.插田泡、光滑高粱泡和黑莓?阿拉好‘的叶绿体基因组中被检测到的SSR数量分别为44、54和40,标记密度分别为每kb 0.283、0.345、0.255个SSR。SSR多态性较低,绝大多数为单碱基重复,极少数出现双碱基或三碱基重复,无多碱基重复。其中,主要的单碱基重复为A或T,分别占27.27%～40%和47.5%～68.18%。4.参考黑莓品种‘阿拉好’的叶绿体基因组序列,比对出插田泡和光滑高粱泡叶绿体基因组序列中的In Del位点数量分别为388、361,插入与缺失片段大小范围在2-34bp,主要发生在基因间区。在插田泡中对基因产生变异影响的In Del位点有22个,碱基插入约占81.82%,最长插入片段为34bp,最长缺失片段为26bp,均发生在rbc L基因中。在光滑高粱泡中对基因产生变异影响的有13个In Del位点,碱基插入约占84.61%,最长插入片段为14bp,发生在ndh F基因内,最长的缺失片段为30bp,发生在rbc L基因中。以黑莓‘阿拉好’叶绿体全基因组序列为参考,在插田泡和光滑高粱泡中共筛选到19042个SNP位点,96.58%位于基因修饰区,几乎所有内含子均检测到SNP位点。基于CDS序列(蛋白质编码序列)对3个叶绿体基因组进行密码子偏好性分析,结果表明三者密码子偏好性高度一致且十分偏好以A/T结尾的密码子。5.基于叶绿体全基因组序列信息,以草莓为外类群,采用最大似然法重建了9种植物系统发育基因树。揭示的物种关系如下:树莓类资源中插田泡所代表的空心莓组处于基部类群,光滑高粱泡所代表的木莓组植物具有最近的系统分化,3个试验物种中插田泡相对原始,光滑高粱泡相对进化。