臭柏葉綠體基因組結構與系統進化分析

路東曄，張 磊，郝 蕾，郭文雨，李婭翔，張玉琨，張國盛

(內蒙古農業大學 林學院，呼和浩特 010019)

葉綠體是一種綠色植物發生光合作用和能量轉化的重要細胞器，起源于內共生藍藻[1]。葉綠體基因組(cpDNA)一般是雙鏈環狀。大多數植物葉綠體基因組是母性遺傳，而裸子植物中為父系遺傳[2]。葉綠體基因組與核基因組和線粒體基因組相比，不僅具有基因組較小、四分體的保守結構、易于測序，單親遺傳無基因污染，轉基因表達穩定、環境安全性高、無基因沉默的特征[3]，而且葉綠體基因組的核苷酸進化速率適中，在編碼區(CDS)和非編碼(CNS)區之間差異明顯。這導致葉綠體基因組適用于不同分類學水平的系統發育研究。在DNA條形碼的開發、物種親緣關系鑒別、葉綠體基因工程、植物藥材真偽鑒定、食品質量控制、出入境植物檢驗檢疫等方面得到廣泛應用[4-5]。自從1986 年人類首次獲得煙草(Nicotianatabacum)[6]和地錢(Marchantiapolymorpha)[7]葉綠體基因組以來，截止到2016年10月 31日，發現目前針對葉綠體基因組的研究涉及200 個科屬，葉綠體基因組的長度集中在 140～160 kb，GC 含量多為 35%～40%，編碼 80～100 個基因[8]。截至2017年3月，NCBI中已經公布的陸生植物葉綠體基因組數據就達到1 157條[9]。這些研究表明針對葉綠體基因組的研究呈逐年上升的趨勢，利用這些葉綠體基因組序列精確的揭示植物系統發育關系，已成為分析植物系統發育和群體遺傳學最有效的途徑。

植物的核基因組較復雜，基因操作比較困難，時間、資金成本較高，且很難篩選得到有效的基因進行系統進化分析，相反葉綠體基因組因操作簡單、成本低等優勢，被廣泛應用。……