信陽10號葉綠體基因組及其系統(tǒng)進化

閆明慧，劉柯，王滿，呂穎，張倩

信陽10號葉綠體基因組及其系統(tǒng)進化

閆明慧1，劉柯2，王滿2，呂穎1，張倩1

1. 信陽師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院/河南省茶樹生物學(xué)重點實驗室，河南 信陽 464000；2. 信陽師范學(xué)院國教學(xué)院，河南 信陽 464000

信陽10號是適制信陽毛尖的國家級良種，然而其起源以及與其他茶樹品種之間的進化關(guān)系尚不清晰。利用MGI2000平臺對信陽10號進行測序，組裝獲得了信陽10號的完整葉綠體基因組并對其結(jié)構(gòu)進行分析，同時，為探究信陽10號與其他茶樹的進化關(guān)系，構(gòu)建了46個物種的葉綠體基因組系統(tǒng)發(fā)育樹。結(jié)果表明：（1）信陽10號葉綠體基因組大小為157?041?bp，包括2個反向重復(fù)區(qū)（IR，26?078?bp），1個大單拷貝區(qū)（LSC，86?594?bp）和1個小單拷貝區(qū)（SSC，18?291?bp）；共注釋得到葉綠體基因113個，包括79個蛋白質(zhì)編碼基因，30個tRNA基因和4個rRNA基因。（2）在信陽10號的葉綠體基因組中共檢測到了74個SSR位點，大部分SSR由A/T組成。（3）貝葉斯法構(gòu)建的系統(tǒng)進化關(guān)系樹顯示，信陽10號與福建鐵羅漢關(guān)系最近，并且兩者的葉綠體基因組完全相同，推測可能來源于相同母本；信陽10號與韓國茶Chamnok和Sangmok、福建白雞冠、云南德宏茶也有較近的親緣關(guān)系。研究結(jié)果為進一步探究茶樹起源與演化以及分子育種提供了基礎(chǔ)。

茶樹；信陽10號；葉綠體基因組；系統(tǒng)發(fā)育分析

茶樹[(L.) O. Kuntze]是一種自交不親和的多年生木本植物，種間頻繁雜交導(dǎo)致基因組雜合度高（2.8%），同時核基因組較大（約3.0?Gb）且重復(fù)序列含量極高[1]，很難篩選出有效的核基因組數(shù)據(jù)來區(qū)分種間關(guān)系。以往的研究多利用隨機擴增序列的多態(tài)性（Randomly amplified polymorphic DNA，RAPD）作為分子標(biāo)記探究茶樹品種或茶屬內(nèi)部的系統(tǒng)進化關(guān)系[2-5]。

相對于核基因組，葉綠體基因組多為母系遺傳，其進化路線獨立、進化速率適中、核苷酸替換率較低、基因結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在系統(tǒng)研究方面易于提供物種進化信息[6]。葉綠體基因組的基因密度高于線粒體基因組和核基因組，除去基因間區(qū)、內(nèi)含子和調(diào)控區(qū)，茶樹葉綠體基因組的基因區(qū)約占整個葉綠體基因組核苷酸序列的50%[7]。此外，葉綠體基因組具有拷貝數(shù)量較大的特點，有助于基因序列SNP的識別，為種間變異分析、系統(tǒng)重建和種群遺傳分析提供信息[8]。

葉綠體基因組一般為典型的四分體結(jié)構(gòu)，即包含一段大單拷貝區(qū)（Large single copy region，LSC），一段小單拷貝區(qū)（Small single copy region，SSC），以及將這兩段分開的序列相同、方向相反的兩個反向重復(fù)區(qū)（Inverted repeat region，IRA和IRB），基因組大小為170～280?kb[9]。隨著測序技術(shù)的不斷發(fā)展，葉綠體基因組數(shù)據(jù)庫也日益充實，目前在NCBI上面已有23個茶樹葉綠體全基因組（表1），其中20個分布于中國[10-13]。

利用葉綠體基因組探究茶樹系統(tǒng)進化關(guān)系的研究陸續(xù)開展[14-16]。例如，對6種山茶屬的葉綠體基因組進行比對，發(fā)現(xiàn)了長期進化過程中不同環(huán)境對不同茶樹葉綠體基因組的影響，表明葉綠體基因組可以用于區(qū)分山茶屬的種間關(guān)系[15]。Li等[11]為探究武夷茶的起源及進化，對大紅袍（cv. Dahongpao）的葉綠體基因組進行測序，構(gòu)建葉綠體系統(tǒng)進化樹，發(fā)現(xiàn)龍井（cv. Longjing）與大紅袍關(guān)系最近，為武夷茶起源提供了依據(jù)。

信陽毛尖又稱豫毛峰，是中國十大名茶之一，主要產(chǎn)自信陽市浉河區(qū)車云山、集云山、云霧山、天云山、連云山、黑龍?zhí)?、白龍?zhí)丁⒑渭艺痆17]。信陽10號（cv. Xinyang 10）是由河南省信陽茶葉試驗站于1976—1988年從信陽群體中育成的茶樹品種，其主要產(chǎn)地在信陽市浉河區(qū)。信陽10號植株中等，分枝勻稱、密度大，葉長橢圓形，富光澤，芽葉淡綠色，生育力強，發(fā)芽整齊，產(chǎn)量高，抗寒性高于福鼎大白茶[18]，多用于制作信陽毛尖。但對于信陽10號的進化和發(fā)展歷程，以及與其他茶樹品種之間的進化關(guān)系尚不清晰。

本研究報道了信陽10號茶樹葉綠體基因組的完整結(jié)構(gòu)，并與其他茶樹品種的葉綠體基因組結(jié)構(gòu)進行比較，通過構(gòu)建進化樹揭示信陽10號與其他茶樹品種的進化關(guān)系及其在山茶屬系統(tǒng)發(fā)育中的地位，為茶樹品種資源的鑒定、開發(fā)以及茶樹育種提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

信陽10號植株采自河南省信陽市浉河區(qū)信陽師范學(xué)院茶樹試驗田（N32°8′18.42″，E114°2′5.51″），采摘其新鮮幼嫩葉片，放入–80℃超低溫冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試驗方法

1.2.1 基因組DNA提取及測序

基因組DNA提取及測序采用LEAGENE植物DNA提取試劑盒（北京雷根生物技術(shù)有限公司，EN0206）提取信陽10號基因組總DNA，通過瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA的純度和濃度，符合測序要求后，送測序公司用MGI2000平臺進行PE150雙端測序。

1.2.2 葉綠體基因組組裝和注釋

測序完成后得到的原始序列（Raw reads）先用NGS QC Tool-Kit過濾去除接頭及兩端低質(zhì)量序列，得到高質(zhì)量待分析序列（Clean reads）。再用Bowtie 2[19]軟件從過濾數(shù)據(jù)中篩選出葉綠體基因組的reads，然后使用Unicycler[20]軟件對篩選出來的reads進行組裝得到contig。最后，以龍井43的葉綠體基因組（GenBank登錄號：KF562708）為參考序列，在Geneious 9.0.2軟件中拼接contigs，得到完整的信陽10號葉綠體基因組。使用DOGMA在線工具對葉綠體基因組蛋白質(zhì)編碼基因、轉(zhuǎn)移RNA（tRNA）基因和核糖體RNA（rRNA）基因進行預(yù)測[21]，并利用PGA軟件對基因進行功能注釋，利用OGDRAW 1.3.1在線軟件[22]繪制信陽10號葉綠體基因組圖譜。

1.2.3 葉綠體基因組特征分析

利用MISA在線軟件[23]鑒定信陽10號葉綠體基因組中的簡單重復(fù)序列（Simple sequence repeat，SSR），搜索參數(shù)設(shè)置為：含有完全重復(fù)的單核苷酸最小重復(fù)數(shù)為10，二核苷酸最小重復(fù)數(shù)為5，三核苷酸最小重復(fù)數(shù)為6，四、五、六核苷酸最小重復(fù)數(shù)為3；另外設(shè)置2個SSR之間的最小距離為100?bp，如果距離小于100?bp，則2個SSR被當(dāng)做1個復(fù)合微衛(wèi)星。使用DNASP 6進行滑動窗口分析來計算包括信陽10號在內(nèi)的17種不同茶樹代表品種的葉綠體基因組之間的核苷酸多樣性指數(shù)（），窗口長度設(shè)為800?bp，步長設(shè)為200?bp[24]。

1.2.4 系統(tǒng)發(fā)育分析

從NCBI數(shù)據(jù)庫下載已公布的16個具有代表性的茶樹品種（未選擇6個野生大葉茶和1個韓國茶品種Kuntze）和28個山茶屬其他物種共44個完整的葉綠體基因組序列，下載近緣的山茶科圓籽荷（）作為外類群。用MAFFT軟件比對所有葉綠體基因組序列，結(jié)果經(jīng)手工檢查與調(diào)整后采用貝葉斯法（Bayesian analysis）對系統(tǒng)進化關(guān)系進行分析。貝葉斯系統(tǒng)發(fā)育樹使用MrBayes 3.2.7[25]軟件生成，設(shè)置剪輯替換模型為GTR，運行2?000?000次，每隔1?000運算取樣一次。最后，用Figtree 1.4.2軟件對建樹結(jié)果進行顯示和編輯。

2 結(jié)果與分析

2.1 基因組基本特征

利用高通量測序，共獲得63.4?Gb信陽10號全基因組數(shù)據(jù)，過濾后得到2.92?Gb葉綠體基因組reads，占全基因組測序數(shù)據(jù)的4.61%。經(jīng)過組裝，信陽10號葉綠體基因組與大多數(shù)被子植物葉綠體基因組一樣，為共價閉合的雙鏈環(huán)狀分子（圖1），全長157?041?bp，包括1對IR區(qū)（26?078?bp），1個LSC區(qū)（86?594?bp）和1個SSC區(qū)（18?291?bp），編碼區(qū)占58%，非編碼區(qū)占42%。全基因組的GC含量為37.29%，IR區(qū)GC含量最高為42.94%，LSC（35.31%）和SSC（30.53%）區(qū)相對較低（表2）。信陽10號葉綠體基因組共編碼113個基因，其中蛋白質(zhì)編碼基因79個，tRNA基因30個，rRNA基因4個。LSC區(qū)包含基因數(shù)最多，含有60個蛋白編碼基因和21個tRNA基因；SSC區(qū)包含了1個tRNA基因（）和11個蛋白編碼基因；IR區(qū)共有19個基因，包含了所有的rRNA基因、8個tRNA基因和8個蛋白編碼基因（圖1）。與光合作用有關(guān)的基因有47個，分別為7個光合系統(tǒng)Ⅰ基因、15個光合系統(tǒng)Ⅱ基因、6個ATP合成酶基因、6個細胞色素復(fù)合物編碼基因、11個NADH脫氫酶基因、1個二磷酸核酮糖羧化酶大亞基基因和1個依賴ATP蛋白酶單元p基因；與轉(zhuǎn)錄和翻譯有關(guān)的基因包含了4個RNA聚合酶亞基基因、9個核糖體大亞基基因和12個核糖體小亞基基因；此外還有7個其他功能基因（表3）。完整的信陽10號葉綠體基因組及其注釋信息已提交至NCBI，登錄號為MZ153237。

2.2 SSR分析

SSR廣泛分布于葉綠體基因組中。在信陽10號葉綠體基因組中共檢測到74個SSR，其中單核苷SSR最多，共56個，均為A/T重復(fù)；二核苷酸SSR 4個，為AT/AT重復(fù)；三核苷酸SSR 1個，為AAG/CTT重復(fù)；四核苷酸SSR 11個，具有5種重復(fù)類型，分別是ACAG/CTGT重復(fù)（1個）、AAAG/CTTT重復(fù)（2個）、AGAT/ATCT重復(fù)（3個）、AAAT/ATTT重復(fù)（3個）和AGGG/CCCT重復(fù)（2個）；六核苷酸重復(fù)SSR有2個，均為AAAAAG/CTTTTT重復(fù)；未檢測到五核苷酸SSR。所檢測的SSR以A/T重復(fù)為主，占所有SSR的75.68%，表明信陽10號葉綠體SSR偏好使用A和T堿基（表4）。

2.3 信陽10號與代表性茶樹葉綠體基因組的比較分析

將信陽10號的葉綠體基因組與其他已報道的茶樹葉綠體基因組進行比較，發(fā)現(xiàn)不同茶樹品種間葉綠體基因組大小差異較大，其中印度大葉茶的葉綠體基因組最大，為157?353?bp，韓國Sangmok的最小，為153?044?bp，兩者相差接近4?kb。信陽10號的葉綠體基因組大小與福建鐵羅漢相同，且堿基差異為0（表5），說明這兩個茶樹品種具有完全相同的葉綠體基因組序列。

對信陽10號、龍井43、安化茶、云抗10號和大紅袍5個茶樹品種葉綠體基因組的反向重復(fù)區(qū)和單拷貝區(qū)的邊界進行比較，發(fā)現(xiàn)不同茶樹品種葉綠體基因組區(qū)域邊界具有高度的保守性（圖2）。5個茶樹品種的LSC/IRB邊界均位于基因內(nèi)部，距離該基因最后一個堿基46?bp，IRA/LSC邊界均位于基因前兩個堿基處。5個品種的SSC/IRA邊界均位于基因內(nèi)部，龍井43、云抗10號、大紅袍的SSC/IRA邊界均位于基因最后一個堿基上游1?069?bp處；信陽10號與之相比有9個堿基差異，位于1?060?bp處，安化茶位于1?049?bp處。IRB/SSC邊界位于基因上游，此邊界位置變異較多，僅信陽10號與云抗10號相同，位于基因上游57?bp處。

表2 信陽10號葉綠體基因組基本特征

表3 信陽10號葉綠體基因組基因列表

注：上標(biāo)a和b分別表示基因含有1個和2個內(nèi)含子；c表示含有2個拷貝基因

Note: Superscript a and b present 1 and 2 introns in protein-coding genes respectively. Superscript c presents 2 copies of genes

表4 信陽10號葉綠體基因組SSR信息

通過滑動窗口分析，發(fā)現(xiàn)17個茶樹品種的核苷酸多樣性分出了高低差異較大的兩個區(qū)域（圖3）。葉綠體基因組的核苷酸多樣性大部分處于較低水平，此區(qū)域的核苷酸多樣性平均值為0.001?35，而在SSC區(qū)（112?750～131?031?bp）突然提高至0.058?08。茶樹品種之間葉綠體基因組大部分核苷酸多態(tài)性較低的原因可能是茶樹同種之間分化程度不高。對于SSC區(qū)核苷酸多態(tài)性升高的原因，通過多序列比對分析發(fā)現(xiàn)，鐵觀音的葉綠體基因組在SSC區(qū)變異程度較大，提高了此區(qū)域整體的核苷酸多樣性，這個區(qū)域共包含了從到功能基因共14個基因（圖1）。

表5 17個茶樹品種的葉綠體基因組堿基差異

注：編號1—17分別為白葉1號、白雞冠、德宏茶、大紅袍、肉桂茶、龍井43、安化茶、水金龜、武夷巖茶水仙、鐵羅漢、信陽10號、云抗10號、大葉茶、白毛茶、sangmok、大葉茶（野生，MH394407）、鐵觀音

Note: Numbers 1-17 representcv. Baiye 1,cv. Baijiguan,var. Dehungensis,cv. Dahongpao,cv. Rougui,cv. Longjing 43,cv. Anhua,cv. Shuijinggui,cv. Wuyi Narcissus,cv. Tieluohan,cv. Xinyang 10,var. assamica cv. Yunkang 10,var. assamica,var. Pubilimba,cv. Sangmok,var. assamica (MH394407),cv. Tieguanyin, respectively

圖2 5個茶樹品種葉綠體基因組LSC、SSC和IR邊界比較

圖3 17個茶樹品種葉綠體基因組滑動窗口分析

2.4 系統(tǒng)進化分析

46個山茶屬物種的貝葉斯進化分析顯示，信陽10號與福建茶樹品種鐵羅漢聚為一支，支持率為100%，說明信陽10號與鐵羅漢有較近的親緣關(guān)系（圖4）。云南德宏茶、膜葉茶（），福建白雞冠以及兩個韓國茶樹品種形成進化樹的內(nèi)部分支，與信陽10號和鐵羅漢分支形成姐妹群。浙江的龍井43與福建的肉桂茶和大紅袍聚在一支，福建的水金龜、鐵觀音以及武夷巖茶水仙聚在一支。此外，選取的山茶屬植物被大致分成了內(nèi)部的茶亞屬和外部的山茶亞屬兩個部分。然而并不是所有的茶亞屬和山茶亞屬的種都分別聚為一支，有一些茶亞屬物種如和與山茶亞屬的物種聚在一起，而山茶亞屬的與茶亞屬的種聚在一起，關(guān)系較近。

3 討論

我國栽培茶樹起源于西南地區(qū)，并向東和向北傳播[26]。位于江北茶區(qū)的河南，年降水量較少，冬季寒冷，在此生長的茶樹積累了適應(yīng)本地氣候的遺傳信息，形成了獨特的生理代謝，是茶樹育種的寶貴資源。研究發(fā)現(xiàn)葉綠體基因參與了植物對環(huán)境的適應(yīng)過程，如和基因與植物對熱脅迫和干旱的適應(yīng)有關(guān)[27]；所有基因與光適應(yīng)性調(diào)節(jié)有關(guān)[28]。此外，利用葉綠體基因組作為轉(zhuǎn)基因的載體，不僅避免了通過花粉的轉(zhuǎn)基因逃逸，還可以提高外源基因的表達[29]。本研究對信陽10號的葉綠體基因組進行測序和組裝，不僅有助于探明信陽10號的親本來源，還為研究茶樹在中國中部的傳播路徑以及分子育種提供數(shù)據(jù)支持。

不同植物的葉綠體基因組提取方法存在差異，且較為復(fù)雜[30]。由于葉綠體基因組序列較為保守，通過全基因組測序，并以近緣物種的葉綠體基因組作為參考，從全基因組序列信息中提取葉綠體基因組成分的方法更為便捷[31]。本研究利用全基因組數(shù)據(jù)中分離出的葉綠體基因組reads，從頭組裝了國家級茶樹良種信陽10號的葉綠體基因組，并對其結(jié)構(gòu)進行了分析。

已測序并報道的茶樹葉綠體基因組大小在153?044～157?353?bp[32-33]，本研究組裝的信陽10號的葉綠體基因組長度為157?041?bp，與福建鐵羅漢葉綠體基因組長度相同，通過序列兩兩比較，發(fā)現(xiàn)鐵羅漢與信陽10號的堿基組成也相同。地理來源方面，鐵羅漢為福建品種，信陽10號來自于河南信陽本地茶樹群體種，盡管兩者相距較遠，但根據(jù)葉綠體基因組完全相同以及葉綠體基因組母系遺傳的特點，推斷兩者很可能來源于相同母本，并且分化時間不長。

葉綠體基因組的擴增和收縮是植物中常見的進化現(xiàn)象，其長度變化一般與IR區(qū)的擴張和收縮有關(guān)[34]。將信陽10號葉綠體基因組的IR區(qū)與湖南、浙江、云南和福建的茶樹品種代表進行比較，其IR區(qū)長度屬于中等水平，單個IR區(qū)長度為26?078?bp，小于云南云抗10號（26?083?bp）[10]和福建大紅袍（26?079?bp）[11]，大于湖南安化茶（26?068?bp）[13]，與浙江龍井43相同[31]。5個茶樹品種的葉綠體基因組GC含量基本相同，均在37.29%～37.30%，與已發(fā)表的大部分葉綠體基因組的GC含量相似[16]。

SSR廣泛存在于基因組中，具有共顯性[35]。SSR在葉綠體基因組中的拷貝數(shù)變異是一種重要的分子標(biāo)記，在植物群體遺傳學(xué)、多態(tài)性研究和系統(tǒng)進化研究中有著廣泛的應(yīng)用[36]。本研究經(jīng)分析鑒定出信陽10號葉綠體基因組中的74個SSR，多分布于LSC區(qū)，主要由堿基A和T組成，這與山茶屬葉綠體基因SSR分析結(jié)果類似[37]。SSR的類型在不同茶樹品種中的分布也比較相似，不同茶樹品種都以單核苷酸重復(fù)為主，其優(yōu)勢重復(fù)基元類型是A/T，信陽10號A/T型SSR占比與其他茶樹相近，達到總數(shù)的75%[16,33]。SSR豐富的變異位點，將為今后開發(fā)SSR標(biāo)記和進一步揭示茶樹品種間進化關(guān)系提供有用的分子手段[38]。

利用46個葉綠體基因組構(gòu)建的系統(tǒng)進化樹揭示了信陽10號在不同茶樹品種中的進化位置，發(fā)現(xiàn)福建的鐵羅漢與信陽10號親緣關(guān)系最近。利用葉綠體基因組構(gòu)建的系統(tǒng)進化樹在不同茶樹品種間的分辨率較高，其中，17個茶樹品種聚為一支，構(gòu)成了進化樹的內(nèi)部類群，品種間的進化關(guān)系與以往的研究相似[39]，本研究結(jié)果在不同品種形成的分支中混入了和，這與大紅袍的葉綠體系統(tǒng)進化研究結(jié)果相同[11]。與以往山茶屬分子系統(tǒng)學(xué)研究相比較，建樹物種都被劃分為山茶亞屬和茶亞屬[40]。然而兩種類群并沒有絕對分成兩個部分，一些在張宏達系統(tǒng)[41]中被定為山茶亞屬物種在進化樹中與茶亞屬聚在一起，茶亞屬的部分物種也與山茶亞屬聚在一起，說明山茶屬的系統(tǒng)進化關(guān)系還有待進一步的解決。對更多的茶樹葉綠體基因組進行測序，并將葉綠體基因組與核基因組信息共同分析或是解決茶樹系統(tǒng)進化的有效途徑。

信陽10號葉綠體全基因組序列與結(jié)構(gòu)的揭示，為其遺傳背景的研究和系統(tǒng)進化關(guān)系的探索奠定了基礎(chǔ)。后續(xù)將以信陽10號葉綠體基因組作為參考序列，組裝其他茶樹栽培種和本地野生種的葉綠體基因組，對茶樹的系統(tǒng)發(fā)育進行進一步探討，同時結(jié)合環(huán)境因子，開展茶樹本地適應(yīng)性研究，為茶樹分子育種提供遺傳基礎(chǔ)。

[1] Wei C L, Yan H, Wang S G, et al. Draft genome sequence ofvar.provides insights into the evolution of the tea genome and tea quality [J]. PNAS, 2018, 115(18): E4151-E4158.

[2] Chen L, Gao K Q, Chen M D, et al. The use of RAPD markers for detecting genetic diversity, relationship and molecular identification of Chinese elite tea genetic resources [(L.) O. Kuntze] preserved in a tea germplasm repository [J]. Biodiversity and Conservation, 2005, 14(6): 1433-1444.

[3] Chen L, Yamaguchi S. Genetic diversity and phylogeny of tea plant () and its related species and varieties in the sectiongenusdetermined by randomly amplified polymorphic DNA analysis [J]. Journal of Horticultural Science & Biotechnology, 2002, 77(6): 729-732.

[4] Vijayan K, Zhang W J, Tsou C H. Molecular taxonomy of(Theaceae) inferred from nrITS sequences [J]. American Journal of Botany, 2009, 96(7): 1348-1360.

[5] Yang H, Ling C L, Liu H W, et al. Genetic divergence betweenand its wild relatives revealed via genome-wide SNPs from RAD sequencing [J]. PLoS One, 2016, 11(3): e0151424. doi: 10.1371/journal.pone.0151424.

[6] Kaundun S S, Matsumto S. Molecular evidence for maternal inheritance of the chloroplast genome in tea,(L.) O. Kuntze [J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2011, 91(14): 2660-2663.

[7] Huang H, Shi C, Liu Y, et al. Thirteenchloroplast genome sequences determined by high-throughput sequencing: genome structure and phylogenetic relationships [J]. BMC Evolutionary Biology, 2014, 14: 151. doi: 10.1186/1471-2148-14-151.

[8] Alexander L W, Woeste K E. Pyrosequencing of the northern red oak (L.) chloroplast genome reveals high quality polymorphisms for population management [J]. Tree Genetics & Genomes, 2014, 10(4): 803-812.

[9] 張立, 程永琴, 姜在民, 等. 中國山茶科植物區(qū)系及葉綠體基因組結(jié)構(gòu)進化分析[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報, 2020, 35(5): 47-53.

Zhang L, Cheng Y Q, Jiang Z M, et al. Structure and phylogeny of chloroplast genomes and spermatophyte flora in Chinese Theaceae [J]. Journal of Northwest Forestry University, 2020, 35(5): 47-53.

[10] Gao L Z, Zhang F, Li W, et al. Deciphering tea tree chloroplast and mitochondrial genomes ofvar.[J]. Scientific Data, 2019, 6: 209. doi: 10.1038/s41597-019-0201-8.

[11] Li L, Hu Y F, Wu L H, et al. The complete chloroplast genome sequence ofcv.: a most famous variety of Wuyi tea (Synonym:L.) [J]. Mitochondrial DNA Part B, 2021, 6(1): 3-5.

[12] Hao W J, Wang S, Yao M, et al. The complete chloroplast genome of an albino tea,cultivar 'Baiye 1' [J]. Mitochondrial DNA Part B, 2019, 4(2): 3143-3144.

[13] Meng D, Liu S Q, Xu Z G, et al. The complete chloroplast genome of an economic plant,cultivar Anhua, China [J]. Mitochondrial DNA Part B, 2018, 3(2): 558-559.

[14] Prince L M, Parks C R. Phylogenetic relationships of Theaceae inferred from chloroplast DNA sequence data [J]. American Journal of Botany, 2001, 88(12): 2309-2320.

[15] Li W, Zhang C P, Guo X, et al. Complete chloroplast genome ofgenome structures, comparative and phylogenetic analysis [J]. PloS One, 2019. 14(5): e0216645. doi: 10.1371/journal.pone.0216645.

[16] Li L, Hu Y F, He M, et al. Comparative chloroplast genomes: insights into the evolution of the chloroplast genome ofand the phylogeny of[J]. BMC Genomics, 2021, 22(1): 138. doi: 10.21203/rs.3.rs-36917/v2.

[17] 張玲. 信陽毛尖產(chǎn)業(yè)化發(fā)展研究——以商城縣為例[D]. 開封: 河南大學(xué), 2015.

Zhang L. Research on the industrialization development of Xingyangmaojian: a case study of Shangcheng County [D]. Kaifeng: Henan University, 2015.

[18] 郭桂義. 中國名茶——信陽毛尖[J]. 信陽農(nóng)業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報, 1999, 9(2): 49-52.

Guo G Y. Famous tea of China: Xinyangmaojian [J]. Journal of Xinyang Agricultural College, 1999, 9(2): 49-52.

[19] 朱德焰, 呂立哲, 金開美. 茶樹良種信陽10號提純復(fù)壯技術(shù)[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 39(2): 31-32.

Zhu D Y, Lv L Z, Jin K M. Purification and rejuvenation technology of tea variety Xinyang 10 [J]. Guangdong Agricultural Sciences, 2012, 39(2): 31-32.

[20] Langmead B, SalzbergS L. Fast gapped-read alignment with Bowtie 2 [J]. Nature Methods, 2012, 9(4): 357-359.

[21] Wick R R, Judd L M, Gorrie C L, et al. Unicycler: resolving bacterial genome assemblies from short and long sequencing reads [J]. Plos Computational Biology, 2017, 13(6): e1005595. doi: 10.1371/journal.pcbi.1005595.

[22] Wyman S K, Jansen R K, Boore J L. Automatic annotation of organellar genomes with DOGMA [J]. Bioinformatics, 2004, 20(17): 3252-3255.

[23] Greiner S, Lehwark P, Bork R. Organellar Genome DRAW (OGDRAW) version 1.3.1: expanded toolkit for the graphical visualization of organellar genomes [J]. Nucleic Acids Research, 2019, 47(W1): W59-W64.

[24] Thiel T, Michalek W, Varshney R, et al. Exploiting EST databases for the development and characterization of gene-derived SSR-markers in barley (L.) [J]. Theoretical and Applied Genetics, 2003, 106(3): 411-422.

[25] Ronquist F, Huelsenbeck J P. MrBayes 3: bayesian phylogenetic inference under mixed models [J]. Bioinformatics, 2003, 19(12): 1572-1574.

[26] Xia E H, Tong W, Hou Y, et al. The reference genome of tea plant and resequencing of 81 diverse accessions provide insights into its genome evolution and adaptation [J]. Molecular Plant, 2020, 13(7): 1013-1026.

[27] Caspermeyer J. Most comprehensive study to date reveals evolutionary history of[J]. Molecular Biology and Evolution, 2015, 32(8): 2217-2218.

[28] Peng L, Yamamoto H, Shikanai T. Structure and biogenesis of the chloroplast NAD(P)H dehydrogenase complex [J]. Biochimica Et Biophysica Acta, 2011, 1807(8): 945-953.

[29] Jin S, Daniell H. The engineered chloroplast genome just got smarter [J]. Trends in Plant Science, 2015, 20(10): 622-640.

[30] 陳春梅, 陳亮. 茶樹葉綠體DNA提取方法研究[J]. 分子植物育種, 2014, 12(3): 562-566.

Chen C M, Chen L. Extraction method of chloroplast DNA of tea plant () [J]. Molecular Plant Breeding, 2014, 12(3): 562-566.

[31] 葉曉倩, 趙忠輝, 朱全武, 等. 茶樹“龍井43”葉綠體基因組測序及其系統(tǒng)進化（英文）[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版), 2014, 40(4): 404-412.

Ye X Q, Zhao Z H, Zhu Q W, et al. Chloroplast genome sequencing and phylogeny of tea plant Longjing 43 [J]. Journal of Zhejiang University (Agriculture and Life Sciences), 2014, 40(4): 404-412.

[32] Lee D J, Kim C K, Lee T H, et al. The complete chloroplast genome sequence of economical standard tea plant,L. cultivar Sangmok, in Korea [J]. Mitochondrial DNA Part B, 2020, 5(3): 2841-2842.

[33] Rawal H C, Borchetia S, Bera B, et al. Comparative analysis of chloroplast genomes indicated different origin for Indian tea (cv. TV1) as compared to Chinese tea [J]. Scientific Reports, 2021, 11(1): 110. doi: 10.1038/s41598-020-80431-w.

[34] Zhang X F, Landis J B, Wang H X, et al. Comparative analysis of chloroplast genome structure and molecular dating in Myrtales [J]. BMC Plant Biology, 2021, 21(1): 219. doi: 10.1186/s12870-021-02985-9.

[35] 李汝玉. 簡單序列重復(fù)（SSR）及其在農(nóng)作物研究中的應(yīng)用[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué), 1999(4): 44-48.

Li R Y. Simple sequence repeat (SSR) and its application in crop research [J]. Shandong Agricultural Sciences, 1999(4): 44-48.

[36] 王化坤, 婁曉鳴, 章鎮(zhèn). 葉綠體微衛(wèi)星在植物種質(zhì)資源研究中的應(yīng)用[J]. 分子植物育種, 2006, 4(3s): 92-98.

Wang H K, Lou X M, Zhang Z.Application in germplasm resource research using chloroplast simple sequence repeat [J]. Molecular Plant Breeding, 2006, 4(3s): 92-98.

[37] Zhang W, Zhao Y L, Yang G Y, et al. Determination of the evolutionary pressure onon Hainan Island using the complete chloroplast genome sequence [J]. Peerj, 2019, 7: e7210. doi: 10.7717/peerj.7210.

[38] Liu S R, An Y L, Li F D, et al. Genome-wide identification of simple sequence repeats and development of polymorphic SSR markers for genetic studies in tea plant () [J]. Molecular Breeding, 2018, 38: 59. doi: 10.1007/s11032-018-0824-z.

[39] Chen S, Li R Y, Ma Y Y, et al. The complete chloroplast genome sequence ofvar.cultivar Tieguanyin (Theaceae) [J]. Mitochondrial DNA Part B, 2021, 6(2): 395-396.

[40] 江正棟. 基于葉綠體DNA的山茶屬植物的分子系統(tǒng)學(xué)和生物地理學(xué)初探[D]. 杭州: 浙江理工大學(xué), 2017.

Jiang Z D. Preliminary study of molecular phylogenetics and biogeography of the genusL. based on chloroplast DNA [D]. Hangzhou: Zhejiang Sci-Tech University, 2017.

[41] 張宏達, 任善湘. 中國植物志: 第四十四卷第一分冊[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1998: 48-91.

Zhang H D, Ren S X. Flora of China: Vol.44, Part 1 [M]. Beijing: Science Press, 1998: 48-91.

Complete Chloroplast Genome ofcv. Xinyang 10 and Its Phylogenetic Evolution

YAN Minghui1, LIU Ke2, WANG Man2, LYU Ying1, ZHANG Qian1

1. College of Life Science, Xinyang Normal University/Henan Key Laboratory of Tea Plant Biology, Xinyang 464000, China; 2. College of International Education, Xinyang Normal University, Xinyang 464000, China

cv. Xinyang 10 is a national excellent cultivar suitable for producing Xinyangmaojian. However, its origin and evolutionary relationship with other tea cultivars are still unknown. This study obtained the complete chloroplast genome ofcv. Xinyang 10 by using MGI2000 sequencing platform, and then analyzed the chloroplast genome structure. A chloroplast genome phylogenetic analysis of 46 species was also conducted to infer the position ofcv. Xinyang 10. The results show that: (1) the chloroplast genome of Xinyang 10 is 157?041?bp in length, including a pair of inverted repeat regions (IR, 26?078?bp), a large single-copy region (LSC, 86?594?bp) and a small single-copy region (SSC, 18?291?bp). A total of 113 genes are annotated, including 79 protein-coding genes, 30 tRNA genes, and 4 rRNA genes. (2) 74 SSR loci were detected in the chloroplast genome of Xinyang 10, most of the SSRs were composed of A/T. (3) The cluster analysis using Bayesian method shows that Xinyang 10 had the closest genetic relationship withcv. Tieluohan. Both cultivars may share the same female parent as their chloroplast genomes were identical. Xinyang 10 also had a close relationship with two Korean tea (Chamnok and Sangmok),Baijiguan andvar. Dehungensis. The results provided a basis for further research on the origin and evolution of tea and molecular breeding.

,cv. Xinyang 10, chloroplast genome, phylogentic analysis

S571.1

A

1000-369X(2021)06-777-12

2021-06-16

2021-07-26

國家自然科學(xué)基金（31800276）、河南省高等學(xué)校重點科研項目（19A180029）、信陽師范學(xué)院“南湖學(xué)者獎勵計劃”青年項目

閆明慧，女，講師，主要從事植物系統(tǒng)進化研究，yanminghui8899@163.com

（責(zé)任編輯：黃晨）