种质库资源库在骆驼蓬属细胞器基因组与母系遗传研究中取得新进展

骆驼蓬属隶属白刺科（Nitrariaceae），为适应干旱生境的多年生二倍体植物，广泛分布于亚洲中部干旱区（ACA）等地，是我国荒漠植被的重要组成部分。该属植物兼具药用与毒理双重属性，其种子及全株富含骆驼蓬碱、去氢骆驼蓬碱等生物碱类活性成分，在传统医药中应用历史悠久，是极具开发潜力的高原特色药用种质资源。骆驼蓬属物种间地理分布重叠、可发生种间杂交，产生多种形态介于亲本之间的 “间歇 — 杂交实体”（IHEs），是研究杂交物种形成与母系遗传的优良模型。

为解析骆驼蓬属细胞器基因组的结构演化及 IHEs 的母系遗传来源，研究团队综合运用 Illumina、HiFi、Oxford Nanopore 三代测序数据，首次完成多裂骆驼蓬（P. multisectum）与骆驼蒿（P. nigellastrum）线粒体基因组的组装，并补充了骆驼蓬（P. harmala）、多裂骆驼蓬、骆驼蒿 3 个物种的叶绿体基因组数据。结果表明：线粒体基因组全长 426866~447055 bp，为单环 DNA 结构，含 33~35 个蛋白编码基因、19 个 tRNA 和 3 个 rRNA；叶绿体基因组全长 159967~160739 bp，含 86 个蛋白编码基因、37 个 tRNA 和 8 个 rRNA。共线性分析显示，线粒体基因组较叶绿体基因组存在更多结构重排，两类基因组分别含重复序列 824 个和 619 个；密码子使用偏好以 A/T 结尾的密码子；与线粒体呼吸、质体基因表达及 ATP 合成相关的nad2、rpoC1、atpF基因受到纯化选择，表明其在骆驼蓬属演化中承受较强功能约束。DNA 转移分析揭示了细胞器基因组之间、细胞器与核基因组之间显著的遗传互作。系统发育与序列相似性分析表明，IHEs 总体上以母系遗传为主：NH 及多数 NM 个体更接近骆驼蒿（母本为骆驼蒿），MH 更接近骆驼蓬（母本为骆驼蓬、父本为多裂骆驼蓬），但部分 IHEs 线粒体呈现更复杂的遗传信号，不能排除稀有父系渗漏或线粒体异质性的存在。

该研究首次在属水平系统组装并解析了骆驼蓬属线粒体基因组，充实了骆驼蓬属细胞器基因组数据库，揭示了细胞器基因组的稳定性与异质性，为干旱区杂交物种形成的母系遗传研究提供了代表性案例，也为骆驼蓬属药用种质资源的精准鉴定、保护与开发利用奠定了重要的基因组学基础。相关基因组数据已提交美国国家生物技术信息中心（NCBI，登录号 PQ859556~PQ859560）及国家基因组科学数据中心（NGDC），纳入公共种质与基因组资源体系。

相关成果以 “Assembly and comparison of organelle genomes for investigating the maternal inheritance in Peganum (Nitrariaceae)” 为题发表于国际期刊 BMC Genomics（2026，27:683）。论文第一作者为毕业研究生徐浩博士，迟晓峰研究员与张发起研究员为论文共同通讯作者。研究得到青海省科技重大专项（2023-SF-A5）、西宁市科技重大专项（2023-Z-13）、中国科学院 - 青海省三江源国家公园项目（LHZX-2022-03）、中国科学院 “西部之光” 人才计划（2024）及青海省 “昆仑英才” 人才计划（2024）等资助。

论文链接：https://doi.org/10.1186/s12864-026-13034-w

多裂骆驼蓬（A）、骆驼蒿（B）和骆驼蓬（C）的线粒体基因组基因图谱

多裂骆驼蓬（D）和骆驼蒿（E）的线粒体基因组组装草图