翅茎草属（Pterygiella）的植物隶属于列当科（Orobanchaceae）,是我国西南地区特有属,为多年生半寄生植物。该属现主要包括翅茎草（Pterygiella nigrescens）、杜氏翅茎草（Pterygiella duclouxii）、圆茎翅茎草（Pterygiella cylindrica）、绿汁江翅茎草（Pterygiella luzhijiangensis）以及毛萼翅茎草（Pterygiella trichosepala）等5个种。其花型独特,株型优美,具有潜在的园林观赏价值及药用价值。传统松蒿属（Phtheirospermum）是翅茎草属的近缘类群,包括松蒿（Phtheirospermum japonicum）、黑籽松蒿（Phtheirospermumparishii）、具腺松蒿（Phtheirospermumglandulosum）、木里松蒿（Phtheirospermum muliense）以及细裂叶松蒿（Phtheirospermum tenuisectum）,该属为东亚特有类群,植株全体密被腺毛,在形态上与翅茎草属植物区别明显。基于近年的分子系统学研究,翅茎草属与传统松蒿属所属的鼻花族（Trib.Rhinantheae）已从原来的玄参科（Scrophulariaceae）重置于列当科（Orobanchaceae）下。对松蒿属的分类处理,近年来争议较大,最为广布的松蒿（Phtheirospermum japonicum）已被证明与马先蒿具有更近的亲缘关系,应该被置于马先蒿族（Tr.Pedicularideae）;细裂叶松蒿等则与鼻花族的物种亲缘关系更近,因此部分学者将它们归并到翅茎草属,但它们与翅茎草属物种在形态上异质性较强。本课题组在前期工作中,结合形态-地理学与分子系统学证据,对翅茎草属及其近缘类群进行了大量研究表明翅茎草属、松蒿、细裂叶松蒿复合群应分别作为独立的属,黑籽松蒿应组合到五齿萼属,对翅茎草属的种下分类进行了澄清和修订。在前人的分子系统学研究中,主要是基于ITS、mat K、rbc L、rpo C1等基因片段构建系统发育树,但因信息位点较少,对同一类群基于不同分子片段构建的系统发育树其系统位置不同,翅茎草属及其近缘类群的系统发育位置并没有得到科学的处理。cp DNA有着相较于传统的基因片段其信息位点更多的特点,已被证明是研究系统进化的理想材料。本研究在课题组前期工作的基础上,选择了12个代表性材料（11个物种）,首次测定并拼装了翅茎草属物种cp DNA,利用生物信息学和比较基因组学对翅茎草属及其近缘类群进行了分析研究,对该复合类群的系统发育关系进行了探索,得出以下主要结论:（1）基础结构分析显示,12个材料的cp DNA均为典型的四分体结构,由2两个单拷贝区（SC）和一对反向重复区（IR）组成。长度在153,321bp~154,952bp之间,在属间具有较大差异,翅茎草属cp DNA最长（154,844bp~154,884bp）,其次是细裂叶松蒿类（154,475bp~154,497bp）,松蒿最短（153,321bp）,黑籽松蒿位于中间（153,965bp）。各区域长度及GC含量有较小差异,LSC区翅茎草属最长（85,319bp~85,400bp）,其次是细裂叶松蒿类（85,183bp~85,366bp）,松蒿与黑籽松蒿较短（84,430bp、84,653bp）,细裂叶松蒿类的SSC区长度差异较大（17,562bp~21,774bp）,其他材料在17,610bp~17,677bp之间。研究材料的总GC含量差异微小,除松蒿与黑籽松蒿分别为36.4%、37.7%,其余材料均为37.9%。所有研究材料均含133个基因,包括88个CDS,37个t RNA基因,8个r RNA基因。（2）研究材料的重复序列拟合度较高,且多分布在cp DNA的非编码区,少部分分布在mat K、rpo C1、rpo C2等基因编码区,可以作为下一步开发分子标记的重要来源。数量在不同种之间差异不大。其中散在重复序列在79~93对之间,最多的是翅茎草（91~93对）,其次是松蒿与细裂叶松蒿类（87~90对）,最少的是黑籽松蒿（79对）;串联重复序列在22~31对之间,各中间差异不大;SSRs在各物种中类型一致,均含一、二、三、四、五核苷酸重复,但数量有较大差异（35~61个）,最多的是黑籽松蒿（61个）,最少的是松蒿（35个）,其余材料在46~53个之间。（3）研究材料cp DNA密码子使用及偏好性具有高度一致性,与大多数被子植物一致,均使用61种（不包括终止子）密码子,编辑20种氨基酸,均偏好选择第三个碱基为A/U的密码子。12个材料偏好密码子包括AAA、AAU、ACA、ACU、AGA等28个密码子。（4）通过比较基因组学研究分析12个材料cp DNA的相似性、共线性、IR区域收缩与扩张、选择压力显示:翅茎草属及其近缘类群cp DNA具有高度相似性,细裂叶松蒿类与翅茎草属相似性最高,松蒿最低。虽然相似性很高,但也有较小变异,其中SC区变异比IR区大,且变异主要发生在非编码区,只有少部分发生在基因编码区,在编码区的变异主要发生在psb A、mat K、rop C2、rpo C1、rpo B、ycf1、ndh F基因编码区上。翅茎草属及其近缘类群的cp DNA具有高度共线性,不存在基因大片段重排、倒位现象,仅在黑籽五齿萼以及松蒿中发现个别重排现象。IR/SC边界区的收缩与扩张分析表明,JLB（LSC/IRb）存在于rps19基因中,会泽腺茎草、松蒿及细裂叶腺茎草发生扩张。在JSB区,ycf1基因长度差异较大（大于5,000bp）,松蒿、黑籽松蒿、细裂叶松蒿类（会泽腺茎草）均有大于4300bp分布在SSC区,而其余物种仅4bp分布在SSC区,ndh F基因在松蒿、黑籽松蒿、细裂叶松蒿类（会泽腺茎草）的JLB区域没有分布,而是分布到了JSA（SSC/IRa）区,其他种则有15bp分布在IRb区,大于2200bp分布在SSC区。在JSA（SSC/IRa）区,ycf1基因在翅茎草属物种及细裂叶松松蒿类（金沙江腺茎草Pesudopterygiella jinshajiangensis）内分布一致,均向IRa区扩张了5570bp;ycf1、ndh F基因在细裂叶松蒿内（会泽腺茎草）、黑籽松蒿、松蒿中在JSB区与JSA区的分布刚好与其它物种相反。研究材料cp DNA长度的差异主要是由IR区段的收缩和扩张以及基因间隔区的插入和缺失造成的,其中,IR区域对叶绿体基因组长度的影响较小,因此推测发生在基因间隔区的插入和缺失是影响研究材料cp DNA长度的主要因素。（5）通过群体基因组学对翅茎草属及其近缘类群cp DNA全序列、大单拷贝区（LSC）、小单拷贝区（SSC）以及两个反向重复区（IR）序列进行核苷酸多态性（pi）分析表明,SSC区的多态性最高,其次是LSC区,IR区十分保守,其Pi值明显低于2个拷贝区且显著低于SSC区。LSC区,在IGS（mat K,rps16）、IGS（trn TUGU,trn L-UAA）以及IGS（trn C-GCA,pet N）基因间隔区都有较高的多态性;SSC区,ycf1基因具有较高的核苷酸多态性,且该点也是翅茎草属及其近缘类群的叶绿体基因组核苷酸多态性的最高点,其次是ndh F基因和rpl32基因。（6）基于17个材料（16个物种,5个从NCBI下载）,不同构树材料（运用cp DNA序列和CDS序列）得到拓扑结构不一致的系统发育树,但基于同一材料使用不同方法（最大似然法与贝叶斯法）构建的系统树（ML与BI）其拓扑结构和支持率都高度一致。在基于CDS序列构建的系统树上,松蒿与其余材料形成姐妹类群关系,反映了它与翅茎草核心类群存在较远亲缘;黑籽松蒿与翅茎草属和细裂叶松蒿类构成的单系支形成姐妹类群,翅茎草属7个材料（6个种）和细裂叶松蒿类3个材料分别构成单系类群且互为姐妹群,这反映了在近缘类群中,细裂叶松蒿类与翅茎草属亲缘关系最近,其次是黑籽松蒿。这个结果与本课题组2020研究结果高度一致,支持将细裂叶松蒿复合群3个种独立为一个属（腺茎草属）。由于没有五齿萼（Pseudobartsia yunnanensis）的cp DNA数据,本研究无法确定黑籽松蒿是一个新属或者是与五齿萼是同一个属。在翅茎草属内,杜氏翅茎草与绿汁江翅茎草形成的单系与属内其他4个物种形成姐妹类群,表明杜氏翅茎草与绿汁江翅茎草亲缘关系最近;翅茎草与圆茎翅茎草聚为一支又与毛萼翅茎草形成姐妹类群,说明翅茎草与圆茎翅茎草有更近亲缘,昆明翅茎草两个材料聚在一支与翅茎草、圆茎翅茎草及毛萼翅茎草形成的支系构成姐妹类群,表明cp DNA系统学数据支持昆明翅茎草（Pterygiella kunmingensis）作为一个新种。