金花茶组植物(Sect.Chrysantha Chang),隶属于山茶科(Theaceae)山茶属(Camellia),其花瓣呈金黄色且富含多种营养物质,具有较高的观赏、药用和经济价值。目前所有金花茶组植物都已被列为国家一级保护物种和新发布的《国家重点保护野生植物名录》二级保护植物。因其外部形态相似、采集困难、自然杂交和变异现象较多,它们的物种分类和种间关系存在争议,同时叶绿体全基因组特征和相关的进化研究也较少。因此,本研究利用高通量测序技术得到23个金花茶组植物的叶绿体基因组全序列,通过比较分析基因组,探究其包括结构变异、重复序列和核苷酸多态性等在内的进化模式,同时基于84个蛋白编码基因进行系统发育分析,探讨金花茶组植物的组内种间关系。研究内容和结论如下:金花茶组植物的叶绿体基因组与大多数被子植物一致,是典型的四分体结构,即包括大单拷贝区(Large single copy region,LSC)、小单拷贝区(Small single copy region,SSC)和两个反向重复区(Inverted repeat region,IR:IRa和IRb)。该组绝大多数物种的叶绿体基因组大小、结构和基因组成也比较相似,且未发生结构倒置或基因重排。比如,多数物种的基因组大小集中在～157 kb,共编码118个独立基因,即81个蛋白编码基因、32个t RNA基因、4个r RNA基因和1个假基因(ycf1)。GC含量为37.3%(仅毛籽金花茶为37.4%);只有薄叶金花茶因为缺失了psb C、psb D和psb Z三个蛋白编码基因,其基因组大小为～152 kb。与大多数被子植物类似,金花茶组的叶绿体基因组IR区也存在因为扩张/收缩而导致边界基因(yelectromagnetism in medicinecf1)假基因化的现象。金花茶组植物的叶LY-188011化学结构绿体基因组共检测到1036个散在重复序列,484个串联重复序列和1620个简单重复序列(SSR)。其中单核苷酸A/T重复占72%,且绝大多数SSR分布在非编码区(基因间隔区和内含子区),少数分布在蛋白编码区。另外,IR区的ycf2基因含有一段18 bp的重复序列,因其重复次数不同导致贵州金花茶、毛瓣金花茶、顶生金花茶和小瓣金花茶这四种植物的两个IR区长度不一致。同时,本研究还检测到六个高变区,即3个基因间Fer-1体内隔区(trn K(UUU)-rps16、trn L(CAA)-ndh B和rpl32-trn L(UAG))和3个蛋白编码区(rpo A、rps8和ycf1)。这些片段可作为潜在的分子标记用于叶绿体基因组的进化分析和系统发育研究中。系统发育分析结果表明,23个物种聚成了两大支,且支持率极高(～100%)。显脉金花茶与东兴金花茶互为姊妹种,且它们与防城金花茶的亲缘关系较近;支持将小果金花茶和顶生金花茶视为两个独立的种;支持将多瓣金花茶和直脉金花茶归并为同一个种,将武鸣金花茶视为一个独立的种。此外,通过对各物种的采样点地理分布进行分析,研究发现金花茶组植物的系统发育关系与其空间地理分布有十分密切的联系。地理分布较近或相同会导致水分和土壤理化性质等环境条件相似,进而影响金花茶组植物的系统发育关系。综上所述,本研究报道了23种金花茶组植物的全叶绿体基因组,极大地丰富了山茶属物种的遗传资源,同时研究其进化模式和系统发育关系也为物种的生物多样性保护、合理开发利用和分类修订提供了坚实的理论参考。