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【金秋计划】角蒿属药用植物叶绿体基因组比较及系统发育分析

城头变幻大王骑

2024/09/05

中药/天然药检测

叶绿体作为光合作用的细胞器，同时还兼具氨基酸、核苷酸、脂肪酸、植物激素、维生素等的生物合成功能，拥有独立完整的基因组，在陆地植物和藻类的生理、发育中发挥着重要作用^[1]。叶绿体基因组在被子植物中遵循母系遗传，序列较为保守，便于组装，同时携带大量自我调节的编码基因，是半自主性细胞器。相较于线粒体基因组和核基因组，叶绿体基因组在结构、基因数量和基因组成上更为保守，进化速率也相对适中^[2-3]。基于以上优势，叶绿体基因组在揭示物种起源、进化演变以及不同物种之间的亲缘关系等方面具有重要价值^[4]。近年来，叶绿体基因组已应用于羌活属^[5]、柴胡属^[6]、甘草属^[7]、芍药属^[8]及龙胆属^[9]等药用植物的分子标记和系统发育等研究，这推动了药用植物的分子鉴定和系统进化等研究进展，进一步促进了本草类基因组学的发展^[10]。

角蒿属两头毛亚属的两头毛Incarvillea arguta (Royle) Royle.、波罗花亚属的密生波罗花I. compacta Maxim.、黄波罗花I. lutea Bur. et Franch.、藏波罗花I. younghusbandii Sprague，以及角蒿亚属的角蒿I. sinensis Lam.均为紫葳科一年或多年生的草本药用植物，多分布在喜马拉雅山和东亚等地区。角蒿属植物在全世界约有15种，分布在我国云南西北部、四川西部、西藏及青海等地的就有11种^[11]。角蒿属植物作为传统的药用植物，多被用于治疗各种临床疾病。邹琼宇等^[12]提出，角蒿属植物中的单萜生物碱作为其特征化合物，具有较强的镇痛作用。除此之外，它们还有抗炎、抗贫血、抗癌等各种药理活性。而两头毛是各民族较为常用的中药，有抗炎、抗菌、防止胆石症等疗效^[13]。密生波罗花作为常见藏药，其根、花、种子均可入药^[14]，有理气止痛、平肝潜阳、清热除湿的功效，临床上可用于治疗胃痛、黄疸、消化不良、耳脓、月经不调、高血压、肺出血等症状。宋超等^[14]运用硅胶柱色谱法从密生波罗花中分离鉴定了1组以神经酰胺为主的混合物，发现密生波罗花神经酰胺具有显著的抗炎活性。同时，李伟博等^[15]发现密生波罗花中营养成分丰富且氨基酸种类齐全，具有很好的抗氧化活性，可作为天然抗氧化剂用于保健品的开发。黄波罗花入药部位为根部，具有滋补功效，同时它还有抗炎镇痛之疗效^[16]。藏波罗花与同亚属的密生波罗花、黄波罗花一道作为传统藏药材“欧曲”，可用于治疗消化不良、黄疸、高血压、肺出血等临床症状^[17]。

目前，关于角蒿属植物的研究主要集中于化学成分^[12-15]、药理活性^{[12-13, 16-17]}等方面，从比较基因组学角度阐述角蒿属药用植物叶绿体基因组的研究较少。同时，随着对角蒿属药用植物功效的深入研究，陆续挖掘出其不同的药用价值，但由于角蒿属植物形态和功效的相似以及种间变异错综复杂的原因，导致本草记载中常出现同名异物或同物异名的情况。因此对角蒿属药用植物的叶绿体基因组研究可作为本草基源考证的一个方法，为角蒿属物种分子鉴定、系统发育以及资源保护等研究提供一定的参考。

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