陶曉麗，馬利超，聶 斌，王彥榮，劉志鵬

(1.草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020；2.中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所，山東 青島 266101)

“蘭箭3號(hào)”春箭筈豌豆葉綠體全基因組草圖及特征分析

陶曉麗1，馬利超2，聶 斌1，王彥榮1，劉志鵬1

(1.草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020；2.中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所，山東 青島 266101)

箭筈豌豆(Viciasativa)是自花授粉的二倍體一年生豆科牧草，可為我國(guó)高海拔地區(qū)的反芻動(dòng)物提供優(yōu)質(zhì)蛋白粗飼料。以“蘭箭3號(hào)”春箭筈豌豆為研究對(duì)象，采用DNase I法純化葉綠體，利用第二代高通量測(cè)序平臺(tái)Illumina Hiseq 2000進(jìn)行測(cè)序，并對(duì)“蘭箭3號(hào)”葉綠體全基因組序列的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明,“蘭箭3號(hào)”葉綠體基因組僅包括一個(gè)單拷貝的反向重復(fù)序列，其葉綠體全基因組大小為121 883 bp，共編碼了109個(gè)基因，包括4個(gè)核糖體RNA(rRNA)基因，29個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)基因，75個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因和1個(gè)假基因?！疤m箭3號(hào)”在葉綠體基因組結(jié)構(gòu)、基因種類(lèi)、排列順序上與其它豆科植物基本一致。其葉綠體全基因組序列已在GenBank注冊(cè)，序列號(hào)為KU053796?！疤m箭3號(hào)”葉綠體全基因組測(cè)序的成功為葉綠體分子生物學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)，并可有效地促進(jìn)箭筈豌豆遺傳育種和分子進(jìn)化研究。

箭筈豌豆；“蘭箭3號(hào)”；葉綠體；全基因組；密碼子偏好性；進(jìn)化分析

箭筈豌豆(Viciasativa)是自花授粉二倍體一年生豆科牧草。通常用作干草或青貯飼料，是一種優(yōu)質(zhì)牧草，也可作為高產(chǎn)肥田的優(yōu)質(zhì)綠肥[1]?！疤m箭3號(hào)”春箭筈豌豆是由南志標(biāo)等[2]選育完成牧草新品種，并于2011年通過(guò)了全國(guó)草品種審定委員會(huì)的審定。其適宜種植在以青藏高原為主體的草原牧區(qū)，具有早熟、抗寒性強(qiáng)、生育期短等優(yōu)良特性，為我國(guó)高海拔地區(qū)的反芻動(dòng)物提供優(yōu)質(zhì)的蛋白粗飼料[2-3]。

葉綠體是綠色植物的光合作用中心，而其中的葉綠素可以吸收光能，并將光能轉(zhuǎn)化成ATP和NADPH，同時(shí)釋放氧氣。除了光合作用，葉綠體在植物細(xì)胞中的許多生化過(guò)程中均具有重要功能，如葉綠體氮代謝、硫酸鹽還原以及脂質(zhì)、氨基酸、維生素、功能淀粉等的合成[4-5]。作為半自主性細(xì)胞器，葉綠體具有自身的DNA以及蛋白質(zhì)合成體系，屬母系遺傳[6]。

葉綠體基因組獨(dú)立于核基因組，具有單獨(dú)的轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)[7]。研究者通過(guò)測(cè)序和基因定位，證實(shí)植物的質(zhì)體(葉綠體和線(xiàn)粒體)基因組一般是非常保守的，且大多數(shù)綠色植物葉綠體基因組是一個(gè)四分體結(jié)構(gòu)，分為一個(gè)小的單拷貝片段(small single copy，SSC)、一個(gè)大的單拷貝片段(large single copy，LSC)以及一對(duì)編碼相同，方向相反的序列IRa和IRb(inverted reapet sequence，IR)[8]。也有少數(shù)豆科植物的葉綠體基因組結(jié)構(gòu)有所不同，如溫帶豆科植物三葉草(Trifoliumsubterraneum)、蒺藜苜蓿(Medicagotruncatula)、鷹嘴豆(Cicerarietinum)等因一個(gè)反向重復(fù)序列完全丟失而具有特殊的葉綠體基因組結(jié)構(gòu)[9]，從而呈現(xiàn)出一個(gè)三分體結(jié)構(gòu)。而熱帶豆科植物如大豆(Glycinemax)、百脈根(Lotuscorniculatus)則具有完整的一對(duì)反向重復(fù)序列[10-11]。植物葉綠體全基因組大小通常為120～170 kb，包括120～130個(gè)基因，且其基因容量和基因排列順序非常保守[11-12]。綠色植物葉綠體基因組編碼的基因主要分為三大類(lèi)：一是與自我復(fù)制有關(guān)的基因，如轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)、核糖體RNA(rRNA)和葉綠體RNA聚合酶合成有關(guān)的3個(gè)亞基；二是與光合作用(光合過(guò)程)有關(guān)的基因；三是NADH脫氫酶基因、開(kāi)放閱讀框(ORF)以及帶有內(nèi)含子讀碼結(jié)構(gòu)(IRF)基因[13]。

對(duì)于復(fù)雜龐大的核基因組而言，完成其全基因組測(cè)序耗時(shí)、費(fèi)力而且成本高，而僅僅比較個(gè)別基因的遺傳變異又無(wú)法準(zhǔn)確分析物種的地理起源、系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系等問(wèn)題[14]。近幾年的研究表明，葉綠體基因組遺傳轉(zhuǎn)化比核轉(zhuǎn)化具有明顯的優(yōu)勢(shì)，葉綠體基因具有片段較小(120～170 kb)[11]，測(cè)序成本低的優(yōu)點(diǎn)，葉綠體其基因組的結(jié)構(gòu)序列信息和序列信息結(jié)構(gòu)在研究物種起源、進(jìn)化、演變及不同物種之間的親緣關(guān)系等方面具有很好的效果[15]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2015年2月，NCBI(美國(guó)國(guó)家生物技術(shù)中心)數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)收集了579條植物葉綠體基因組全序列[16]。因植物光合作用嚴(yán)格受遺傳控制，所以了解葉綠體基因組的基因功能，分析葉綠體的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系及作用，對(duì)提高作物光合效率、深入研究改良作物特性、探索細(xì)胞器的起源和進(jìn)化具有重要意義[17]。“蘭箭3號(hào)”葉綠體基因組的測(cè)序成功，可有效促進(jìn)箭筈豌豆遺傳育種和分子進(jìn)化研究，對(duì)牧草資源的開(kāi)發(fā)利用具有很大的價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用“蘭箭3號(hào)”春箭筈豌豆種子由蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院提供，通過(guò)種子萌發(fā)，長(zhǎng)出復(fù)葉后采集新鮮幼嫩葉片，4 ℃暗處理48 h后提取葉綠體DNA。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 葉綠體DNA的提取與純化 “蘭箭3號(hào)”葉綠體DNA的提取與純化采用DNase I法[18]，主要包含5個(gè)步驟：葉片的預(yù)處理，葉綠體的初步分離，葉綠體的純化，葉綠體的裂解和葉綠體DNA的純化。

1.2.2 測(cè)序及序列拼接 經(jīng)純化后的“蘭箭3號(hào)”葉綠體DNA樣品送由華大科技采用全基因組鳥(niǎo)槍法測(cè)序策略以及Illumina Hiseq 2000測(cè)序系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)序。即通過(guò)利用單分子陣列實(shí)現(xiàn)在小型芯片(Flow Cell)上進(jìn)行橋式PCR反應(yīng)[19]。葉綠體基因組全序列的組裝用SOAP de novo軟件[20]來(lái)完成。通過(guò)GenomeVx在線(xiàn)軟件(http://wolfe.ucd.ie/GenomeVx/)獲得“蘭箭3號(hào)”的葉綠體基因組序列物理圖譜。

1.2.3 基因組序列注釋和提交 葉綠體全基因組注釋采用NCBI指定的軟件Sequin[21](下載頁(yè)面：http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Sequin/index.html)，序列提交通過(guò)向NCBI發(fā)送郵件(E-mail：gb-admin@ncbi.nlm.nih.gov)，把利用Sequin軟件注釋好的序列數(shù)據(jù)上傳，或在NCBI在線(xiàn)提交(在線(xiàn)提交頁(yè)面：http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BankIt/)。

1.2.4 基因組序列進(jìn)化分析 葉綠體基因組的進(jìn)化分析及進(jìn)化樹(shù)的構(gòu)建采用MEGA軟件[22]，利用軟件中的最大簡(jiǎn)約法(MP)和最大似然法(ML)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 “蘭箭3號(hào)”春箭筈豌豆葉綠體基因組測(cè)序及序列拼接

“蘭箭3號(hào)”葉綠體全基因組測(cè)序得到1 649.25 Mb的原始數(shù)據(jù)，測(cè)序深度為10 995X，其中包含17 293 639個(gè)片段(reads)，其標(biāo)準(zhǔn)片段長(zhǎng)度為100 bp，通過(guò)去除低質(zhì)量序列片段(質(zhì)量值小于等于7)、有接頭污染的片段、有小插入的片段以及片段1和片段2分別完全一樣的片段后[23-24]，得到15 659 434個(gè)片段參與組裝，組裝后形成71個(gè)有效疊連群，其中最大疊連群為13 780 bp，N50(覆蓋所有核苷酸50%的最大序列重疊群長(zhǎng)度)為125 252 bp，采用過(guò)濾后全部的數(shù)據(jù)做組裝分析，根據(jù)總長(zhǎng)和N50挑選組裝最好的版本，最終獲得GC含量為35.2%的環(huán)形葉綠體基因組。

2.2 “蘭箭3號(hào)”葉綠體基因組注釋、基因功能及分類(lèi)

“蘭箭3號(hào)”葉綠體基因組大小為121 883 bp，采用Sequin軟件注釋基因109個(gè)，并通過(guò)GenomeVx在線(xiàn)軟件(http://wolfe.ucd.ie/GenomeVx/)獲得其葉綠體基因組序列物理圖譜(圖1)。和其它物種相似，“蘭箭3號(hào)”葉綠體基因組編碼的基因主要分為三大類(lèi)：一是與自我復(fù)制有關(guān)的基因57個(gè)，包括rRNA基因4個(gè)、tRNA基因29個(gè)以及編碼葉綠體RNA聚合酶的3個(gè)亞基(大亞基、小亞基和依賴(lài)DNA的RNA聚合酶)基因；二是與光合作用有關(guān)的基因45個(gè)；三是ORF和其它編碼蛋白的基因4個(gè)以及未知功能基因3個(gè)。這三大類(lèi)基因可分為17個(gè)小類(lèi)，與光合作用有關(guān)的基因種類(lèi)最多，可分為7類(lèi)(表1)。

圖1 “蘭箭3號(hào)”春箭筈豌豆葉綠體基因組物理圖譜

表1 “蘭箭3號(hào)”春箭筈豌豆葉綠體基因組注釋基因列表

與大部分高等植物葉綠體基因組高度保守的四分體結(jié)構(gòu)相比[8]，“蘭箭3號(hào)”葉綠體基因組在系統(tǒng)進(jìn)化、發(fā)育過(guò)程中多次發(fā)生重組，造成一個(gè)反向重復(fù)序列完全丟失，因而具有特殊的葉綠體基因組結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)包括一個(gè)反向重復(fù)序列IR、一個(gè)大的單拷貝區(qū)域和一個(gè)小的單拷貝區(qū)域。除此之外，“蘭箭3號(hào)”葉綠體基因組中rbcL和rps16基因之間出現(xiàn)了一個(gè)單一的大約50 kb倒置，類(lèi)似于原始被子植物基因順序。同時(shí)，在“蘭箭3號(hào)”中也發(fā)現(xiàn)了rpl22，ycf4，infA基因的缺失，clpP和rps12基因內(nèi)含子的缺失以及RNA編輯現(xiàn)象。

“蘭箭3號(hào)”葉綠體基因組中，共有16個(gè)基因包含1個(gè)或兩個(gè)內(nèi)含子，其中11個(gè)基因是蛋白質(zhì)編碼基因，另外5個(gè)是tRNA基因。16個(gè)含內(nèi)含子的基因中，trnK-UUU具有最大的內(nèi)含子(2 443 bp)，而matK基因位于其中。trnL-UAA基因具有最小的內(nèi)含子(273 bp)。ycf3基因是唯一一個(gè)具有兩個(gè)內(nèi)含子的基因,分別為740和782 bp(表2)。

2.3 “蘭箭3號(hào)”密碼子偏好性分析

該75個(gè)蛋白編碼基因共編碼20 444個(gè)密碼子，在這些密碼子中，1 972個(gè)(9.65%)編碼異亮氨酸，235個(gè)(1.15%)編碼谷氨酰胺，這分別是“蘭箭3號(hào)”葉綠體基因組中編碼最多(最普遍)和最少的氨基酸，并且3個(gè)終止密碼子中UGA在“蘭箭3號(hào)”葉綠體基因組中使用最頻繁(UGA 43.86%，UAG 36.67%和UAA 19.47%)，其它密碼子的使用見(jiàn)表3。通過(guò)對(duì)“蘭箭3號(hào)”葉綠體基因組中蛋白編碼基因和tRNA基因共104個(gè)基因序列分析，得出其相對(duì)同義密碼子的使用(RSCU)(表4)。RSCU>1表示該密碼子偏好，RSCU<1表示該密碼子使用率較低，RSCU=1表示該密碼子沒(méi)有偏好性。

2.4 “蘭箭3號(hào)”與其它6個(gè)豆科植物葉綠體基因組的比較分析

本研究比較了“蘭箭3號(hào)”、蠶豆(V.faba)、豌豆(Pisumsativum)、扁豆(Lensculinaris)、山黧豆(Lathyrusvenosus)、蒺藜苜蓿以及大豆共7個(gè)豆科植物的葉綠體基因種類(lèi)、排列順序及結(jié)構(gòu)大小。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，除大豆外的其余幾個(gè)豆科植物葉綠體基因在種類(lèi)和數(shù)目上有極少數(shù)不一致，表現(xiàn)十分保守(表5)，表現(xiàn)為葉綠體基因組全長(zhǎng)120 kb左右，編碼蛋白基因75個(gè)、rRNA 4個(gè)以及tRNA 29個(gè)左右。大豆葉綠體基因組全長(zhǎng)比其余6個(gè)豆科植物高出近30 kb，編碼蛋白基因128個(gè)、rRNA 8個(gè)以及tRNA 37個(gè)[24]。7個(gè)豆科植物中，蠶豆GC含量最高，為38.9%。

表2 “蘭箭3號(hào)”葉綠體基因組中含有內(nèi)含子的基因及其內(nèi)含子和外顯子的長(zhǎng)度

注：rps12基因是一個(gè)反拼接基因，其5’端位于LSC區(qū)域，3’末端位于IR區(qū)域。

Note: Therps12 is a trans-spliced gene with the 5’ end located in the LSC region and the duplicated 3’ end in the IR regions.

2.5 “蘭箭3號(hào)”葉綠體基因組進(jìn)化分析

本研究選取7個(gè)豆科植物葉綠體基因組的3個(gè)常見(jiàn)葉綠體基因(rpoA，rbcL和ndhK)，并以擬南芥(Arabidopsisthaliana)作為外類(lèi)群(outgroup)，對(duì)“蘭箭3號(hào)”進(jìn)行進(jìn)化分析，這些基因序列均來(lái)自NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)。MP分析(500次重復(fù))產(chǎn)生一個(gè)最簡(jiǎn)約系統(tǒng)樹(shù)，一致性指數(shù)(consistency index)為0.810，保留指數(shù)(retention index)為0.887，綜合指數(shù)(composite index)為0.780。ML分析(500次重復(fù))產(chǎn)生最大似然系統(tǒng)樹(shù)[-lnL(unconstrained)](圖2)，發(fā)現(xiàn)“蘭箭3號(hào)”與蠶豆親緣關(guān)系較近，自展支持率超過(guò)了70%，均屬于野豌豆屬的植物，而大豆與其親緣關(guān)系最遠(yuǎn)，3個(gè)基因分析其進(jìn)化趨勢(shì)一致。并且和預(yù)期一樣，作為外類(lèi)群的擬南芥，聚在每個(gè)基因的最外側(cè)。ML分析拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與MP分析相同。

表4 幾種葉綠體基因組基本特征比較

圖2 不同豆科植物葉綠體基因組的ML系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)

注：圖中僅顯示大于50%的自展支持率，基因序列來(lái)自NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)，擬南芥作為外類(lèi)群(序列號(hào)見(jiàn)表4)。

Note：Bootstrap support values(>50%)are indicated above the branches withArabidopsisthalianaas outgroup. Sequence data was obtained from NCBI with Genbank accession numbers provided in Table 4.

3 討論與結(jié)論

葉綠體是光合作用的主要場(chǎng)所，獨(dú)立于植物細(xì)胞核具有高度保守的基因組結(jié)構(gòu)，且獨(dú)立遺傳[25]。自1986年第一次獲得煙草(Nicotianatabacum)葉綠體基因組全序列以來(lái)[26]，葉綠體基因組研究在植物光合作用機(jī)理、葉綠體基因功能、物種起源及系統(tǒng)進(jìn)化等方面廣泛應(yīng)用。

前人研究證明,大部分被子植物葉綠體基因組結(jié)構(gòu)為高度保守的四分體結(jié)構(gòu)[8]，也有少數(shù)溫帶豆科植物的葉綠體基因組結(jié)構(gòu)有所不同，如三葉草[27]、蒺藜苜蓿[28]、鷹嘴豆[29]等因一個(gè)反向重復(fù)序列完全丟失而具有特殊的葉綠體基因組結(jié)構(gòu)(LSC，SSC和IR)，熱帶豆科植物如大豆[25]、百脈根[30]則具有完整的一對(duì)反向重復(fù)序列(LSC，SSC，IRa和IRb)。本研究中“蘭箭3號(hào)”葉綠體基因組結(jié)構(gòu)與上述溫帶豆科植物葉綠體基因組研究結(jié)果一致。

與其它高等植物相比，部分豆科植物葉綠體基因組在進(jìn)化過(guò)程中多次發(fā)生重組[29]，從而造成一系列結(jié)構(gòu)變化，除一個(gè)拷貝的IR區(qū)域缺失，還包括rpl23、rpl22、accD、ycf1、ycf2、ycf4、rps16和infA等基因部分甚至全部從豆科植物葉綠體基因組中缺失及clpP和rps12基因內(nèi)含子的缺失，有的甚至出現(xiàn)了RNA編輯現(xiàn)象[31]。本研究中“蘭箭3號(hào)”葉綠體全基因組中發(fā)現(xiàn)的rpl22，ycf4，infA基因的缺失，clpP和rps12基因內(nèi)含子的缺失以及RNA編輯現(xiàn)象的結(jié)果與前人研究相符[29]。

在大部分生物中，密碼子的使用頻率并不相等，而通過(guò)長(zhǎng)期的進(jìn)化，會(huì)形成某一物種或某一基因?qū)μ囟ǖ耐x密碼子的使用偏好，這種現(xiàn)象稱(chēng)為密碼子偏好性[32]。研究表明：不同物種甚至同一物種的不同基因具有特異的密碼子使用偏好，而造成這種特異性的隱藏因素就是物種與基因在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中選擇、突變和漂變的綜合作用[33]。并且密碼子的偏好性分析對(duì)宿主中外源基因表達(dá)水平的提高具有重要的意義[32]。通過(guò)比較分析，發(fā)現(xiàn)“蘭箭3號(hào)”與其近緣種蠶豆在其最優(yōu)密碼子的使用上很相似，但也存在差異。這與前人研究結(jié)果相符[33]。

由于葉綠體基因組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、相對(duì)保守且屬于母系遺傳，所以葉綠體簡(jiǎn)單重復(fù)序列是一種高效的分子標(biāo)記，葉綠體基因組分子標(biāo)記(cpSSRs)廣泛應(yīng)用于雜交育種、生物地理學(xué)和群體遺傳學(xué)的研究[34]。在“蘭箭3號(hào)”中，我們發(fā)現(xiàn)了3種cpSSRs類(lèi)型，包括單堿基重復(fù)、二堿基重復(fù)和三堿基重復(fù)。這為以后箭筈豌豆物種鑒定以及群體和個(gè)體水平的遺傳差異分析奠定基礎(chǔ)。

研究中使用一個(gè)基因研究進(jìn)化關(guān)系，很難準(zhǔn)確判斷他們的親緣關(guān)系[35]，而本研究采用葉綠體基因組3個(gè)蛋白編碼基因進(jìn)行進(jìn)化關(guān)系分析，提高了研究其進(jìn)化關(guān)系的準(zhǔn)確性，并且3個(gè)基因分析進(jìn)化關(guān)系一致。由ML進(jìn)化樹(shù)看出，大豆與野豌豆屬植物親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。這是因?yàn)榇蠖筟25]葉綠體基因組是四分體結(jié)構(gòu)，而“蘭箭3號(hào)”和蠶豆[36]均為特殊的葉綠體基因組結(jié)構(gòu)，這與傳統(tǒng)分類(lèi)學(xué)結(jié)果一致，也驗(yàn)證了特殊結(jié)構(gòu)的葉綠體基因組在進(jìn)化過(guò)程中發(fā)生了重組[29]。

目前，植物遺傳轉(zhuǎn)化體系多以核基因轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)，隨生物技術(shù)不斷發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)核基因組轉(zhuǎn)化面臨外源基因難以控制、核基因組基因數(shù)目龐大，基因功能和遺傳背景較復(fù)雜等難以克服的缺陷[37]。而葉綠體是半自主細(xì)胞器，具有獨(dú)立遺傳體系，可防止外源基因污染、基因泄漏等問(wèn)題發(fā)生[37]。所以近年來(lái)，葉綠體基因組遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)快速發(fā)展，研究證實(shí)植物葉綠體基因組中編碼的目的蛋白占可溶性蛋白的46.1%，很適合作為遺傳轉(zhuǎn)化的載體[38-39]，因此了解葉綠體的基因功能和序列信息是葉綠體轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)[14]。本研究采用高通量測(cè)序技術(shù)成功對(duì)“蘭箭3號(hào)”葉綠體全基因組進(jìn)行了測(cè)序，獲得了其全長(zhǎng)序列并對(duì)109個(gè)基因進(jìn)行了注釋?zhuān)@為箭筈豌豆的遺傳育種和其它豆科植物葉綠體基因組的研究奠定了基礎(chǔ)。

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The draft and characterization of the complete chloroplast genome ofViciasativacv. Lanjian No.3

Tao Xiao-li1, Ma Li-chao2, Nie Bin1, Wang Yan-rong1, Liu Zhi-peng1

(1.State Key Laboratory of Grassland Agro-eystems, Lanzhou University,College of Pastoral Agriculture Science and Technology, Lanzhou 730020, China;2.Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Thecnology, Chinese Academy of Science, Qingdao 266101, China)

The common vetch (Viciasativa) is a self-pollinating and diploid annual legume, which provides high-quality protein roughage for ruminants of high altitude areas in China. In this study, we evaluated theV.sativacv. Lanjian No.3 using Illumina Hiseq 2000 to analyze the chloroplast genome sequence. The results showed that this cultivar chloroplast genome is 121 883 bp in length with only one copy of the IR region. It encodes 109 genes, including 4 ribosomal RNA (rRNA) genes, 29 transfer RNA (tRNA) genes, 75 protein-coding genes, and 1 pseudogene. Compared with other legume species,V.sativachloroplast genes have few differences in size, order, and structure. This genome sequence has been registered in GenBank under accession number KU053796. The successful sequencing of this genome contributes to chloroplast molecular biology and will be useful in studying genetic breeding and molecular evolution of the common vetch.

common vetch;V.sativacv. Lanjian No.3; chloroplast; whole gonome; codon usage bias; evolutionary analysis

Liu Zhi-peng E-mail:lzp@lzu.edu.cn

10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0054

2016-01-26接受日期：2016-04-05

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)——重要牧草、鄉(xiāng)土草抗逆優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的生物學(xué)基礎(chǔ)(2014CB138704)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金(lzujbky-2016-2)

陶曉麗(1990-)，女，甘肅民勤人，在讀碩士生，主要從事草坪生物學(xué)與生物技術(shù)研究。E-mail:taoxl14@lzu.edu.cn

劉志鵬(1979-)，男，陜西咸陽(yáng)人，教授，博士，主要從事草類(lèi)作物分子育種研究。E-mail:lzp@lzu.edu.cn

S543+.903;Q945.78

A

1001-0629(2017)2-0321-10

陶曉麗,馬利超,聶斌,王彥榮,劉志鵬.“蘭箭3號(hào)”春箭筈豌豆葉綠體全基因組草圖及特征分析.草業(yè)科學(xué),2017,34(2)：321-330.

Tao X L,Ma L C,Nie B,Wang Y R,Liu Z P.The draft and characterization of the complete chloroplast genome ofViciasativacv. Lanjian No.3.Pratacultural Science，2017,34(2)：321-330.