蘭科（Orchidaceae）是被子植物中最大的兩個(gè)科之一，由大約880個(gè)屬和27000個(gè)種組成，占所有維管植物物種的8%。蘭科杓蘭屬植物（Cypripedium L.）具有獨(dú)特的彩色唇瓣，主要分布在北半球的溫帶地區(qū)，具有極高的觀賞和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在野外，由于自然棲息地的退化和人為過度采集，該屬的許多物種已經(jīng)變得稀有和瀕危，截至目前該屬的全部物種均被列入瀕危野生動(dòng)植物種國際貿(mào)易公約（CITES Appendix II）。 

 中國科學(xué)院成都生物研究所植物多樣性研究團(tuán)隊(duì)利用Illumina測序技術(shù)分別研究了極小種群之一的巴郎山杓蘭（Cypripedium palangshanense T. Tang et F. T. Wang）和對葉杓蘭（Cypripedium debile Rchb. F.）的葉綠體基因組特征，并且基于葉綠體基因組數(shù)據(jù)重建了蘭科植物5個(gè)亞科中的47個(gè)物種的系統(tǒng)發(fā)育樹，為闡明杓蘭屬和蘭科植物的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系和分類關(guān)系做出了重要貢獻(xiàn)。  

 研究團(tuán)隊(duì)首次報(bào)道了巴郎山杓蘭（Cypripedium palangshanense）和對葉杓蘭（Cypripedium debile）的葉綠體基因組特征，兩個(gè)基因組長度為162,773-207,142 bp，包含128-130個(gè)基因，包括82-84個(gè)蛋白編碼基因，38個(gè)tRNA基因和8個(gè)rRNA基因；共定義了2,192個(gè)簡單序列重復(fù)（SSRs），786個(gè)長重復(fù)序列（LSRs）和7,929個(gè)可變位點(diǎn)（High Variable Loci）；確定了12個(gè)高度多態(tài)的基因座（Pi>0.09），適合于推斷杓蘭屬物種的系統(tǒng)發(fā)育。此外，還揭示了該屬葉綠體基因組顯著擴(kuò)增的機(jī)制，并討論了IR區(qū)的擴(kuò)增導(dǎo)致SSC區(qū)的基因假基因化或丟失。同時(shí)，基于葉綠體基因組數(shù)據(jù)構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹為解決蘭科植物的系統(tǒng)發(fā)育提供了新的見解。 

 相關(guān)研究成果以“Comparative chloroplast genomics of seven endangered Cypripedium species and phylogenetic relationships of Orchidaceae”為題發(fā)表在Frontiers in Plant Science（IF: 6.627）。中國科學(xué)院成都生物所和重慶師范大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)的碩士研究生張君議和中國科學(xué)院成都生物研究所廖敏博士為論文的共同第一作者，徐波副研究員為論文的通訊作者。相關(guān)研究得到了中國國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2020YFE0203200）、第二次青藏高原科學(xué)考察計(jì)劃（2019QZKK0502）和四川省野生植物共享與服務(wù)平臺(tái)的資助。 

 原文鏈接

　　圖1. Cypripedium palangshanense（A）和C. debile（B）的葉綠體基因組圖。 

　　圖2. 七個(gè)Cypripedium葉綠體基因組邊界的擴(kuò)張和收縮分析。 

　　圖3. 七個(gè)Cypripedium葉綠體基因組的核苷酸差異分析。 

　　圖4. 七個(gè)Cypripedium葉綠體基因組中的重復(fù)序列的分析。 

　　圖5. 基于葉綠體基因組數(shù)據(jù)（超級條形碼）構(gòu)建的47個(gè)蘭科植物的系統(tǒng)發(fā)育樹。