在湿地生态系统中，荭蓼(Persicaria criopolitana)作为一年生优势草本植物，兼具生态功能与园艺价值。然而，其分类地位长期存在争议——根据《中国植物志》，该物种因头状花序特征被归入头状蓼组(Sect. Cephalophilon)，但形态学研究暗示其可能与蓼组(Sect. Polygonum)存在更密切的亲缘关系。这种分类学不确定性严重制约了该物种的保护策略制定和进化机制研究。更关键的是，整个蓼属(Persicaria)150余种植物中，叶绿体基因组资源极度匮乏，导致难以从分子层面解决分类争议。
安徽师范大学生命科学学院的研究团队在Chen Minglin教授指导下，首次完成荭蓼叶绿体全基因组测序(注册号PQ858440)，通过比较基因组学和系统发育分析，揭示了该物种的真实分类地位。研究成果发表于《Scientific Reports》，为蓼科植物进化研究提供了重要分子标记。
研究采用Illumina NovaSeq 6000平台进行双端测序，使用SPAdes v3.10.1进行从头组装，通过MAFFT比对25个近缘物种全基因组序列，采用RAxML v.7.2.8构建最大似然系统发育树。关键创新点在于整合SSR分布、IR边界变异和密码子使用偏好性(RSCU)等多维度数据，结合ndhF基因的62 bp IRb区扩展特征进行系统发育推断。
叶绿体基因组结构方面，研究揭示荭蓼叶绿体基因组具有典型的四分体结构(159,427 bp)，GC含量38.25%，包含131个基因(86个蛋白编码基因、37个tRNA、8个rRNA)。值得注意的是，IR区的GC含量(41.46%)显著高于LSC区(36.64%)和SSC区(33.32%)，这种碱基组成差异可能与光合基因的功能约束有关。
重复序列分析发现208个SSR位点，其中75%为A/T单核苷酸重复，18个串联重复(9个正向重复+9个回文重复)主要分布在LSC和IR区。这种重复序列分布模式为开发物种特异性分子标记提供了靶点。
密码子偏好性分析显示，28,116个密码子中亮氨酸(Leu)使用频率最高(10.53%)，终止密码子UAA出现最频繁。93.55%的高频密码子(RSCU>1)以A/U结尾，反映出叶绿体基因组的强AT偏好性。
IR边界比较显示，荭蓼与蓼组物种的ndhF基因均存在IRb区扩展现象，而传统头状蓼组物种则无此特征。特别值得注意的是，荭蓼的JLB区边界基因为rpl22-rps19，与蓼组物种一致，而不同于头状蓼组典型的rps19-rpl2排列。
系统发育分析颠覆了传统分类认知：荭蓼与蓼组物种形成单系群(节点支持率>95%)，而与头状蓼组物种遗传距离较远。这一结果与形态学观察到的花柱二分叉、瘦果形态等特征相互印证，支持将其重新归类至蓼组。
讨论部分指出，该研究不仅解决了荭蓼的分类学争议，更揭示了IR边界变异在蓼科植物系统发育研究中的标志性价值。ndhF基因的62 bp IRb区扩展可作为蓼组物种的分子鉴定特征。研究同时批判性指出，当前基于中性理论的系统发育方法可能低估了选择压力对叶绿体基因组进化的影响，建议未来研究整合表观遗传调控数据。
这项研究为湿地植物保护提供了精准的分子鉴定工具，其建立的叶绿体基因组数据库将促进蓼科植物适应性进化研究。更重要的是，研究范式展示了如何通过整合基因组结构变异与系统发育分析来解决复杂的分类学争议，为其他植物类群的研究提供了方法论参考。