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在分子生物學(xué)和基因組時(shí)代，葉綠體基因組為植物分類、系統(tǒng)發(fā)育和物種鑒定等提供了不可或缺的遺傳信息。隨著新一代測(cè)序技術(shù)的快速發(fā)展，葉綠體基因組學(xué)已經(jīng)成為植物系統(tǒng)基因組學(xué)和超級(jí)條形碼研究的熱點(diǎn)，也是我所三個(gè)重大突破目標(biāo)－iFlora 研究的重要內(nèi)容。

中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所種質(zhì)資源庫(kù)多年來(lái)致力于葉綠體基因組學(xué)研究。2012年研究所啟動(dòng)iFlora研究工作以來(lái)，該庫(kù)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中心與分子植物地理學(xué)研究組等通力合作，利用二代測(cè)序技術(shù)研究了蘭屬和山茶屬的葉綠體比較基因組學(xué)。在此基礎(chǔ)上，利用GenBank現(xiàn)有被子植物葉綠體基因組數(shù)據(jù)自主設(shè)計(jì)了一套新穎的通用引物，結(jié)合長(zhǎng)片段PCR和二代測(cè)序技術(shù)，從少量總DNA中快速獲取被子植物葉綠體基因組。這一技術(shù)體系解決了葉綠體基因組獲取方法需要大量新鮮材料的難題，顯著節(jié)省了研究材料采集所需的人力，尤其是解決了一些物種因個(gè)體微小而難于獲得大量新鮮材料通過(guò)二代測(cè)序方法獲取葉綠體基因組的難題。該體系將葉綠體基因組測(cè)序通量提高了5-10倍，極大的降低了測(cè)序成本，為被子植物葉綠體基因組學(xué)研究開(kāi)辟了嶄新的途徑。該項(xiàng)研究進(jìn)一步揭示基于葉綠體基因組的系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)是解決植物系統(tǒng)發(fā)育的有效手段，基于“細(xì)胞器條形碼”的葉綠體基因組超級(jí)條形碼對(duì)于解決快速分化的近緣物種鑒定具有重要作用。相關(guān)研究結(jié)果相繼發(fā)表在BMC Evolutionary Biology、PLoS ONE和Molecular Ecology Resources上。

該研究得到了國(guó)家863計(jì)劃（2012AA021801）、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31170182, 30870169, 31161140350, 31260487）、中國(guó)科學(xué)院儀器設(shè)備功能開(kāi)發(fā)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)施方案項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院大科學(xué)裝置開(kāi)放研究項(xiàng)目（2009-LSFGBOWS-01）和云南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2010CD108）的支持。

項(xiàng)目論文題目和鏈接如下：

1、Highly effective sequencing whole chloroplast genomes of angiosperms by nine novel universal primer pairs：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1755-0998.12251/full

2、Comparative chloroplast genomes of Camellia Species：http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0073053

3、Complete chloroplast genome of the genus Cymbidium: lights into the species identification, phylogenetic implications and population genetic analyses：http://www.biomedcentral.com/1471-2148/13/84。

圖1. 被子植物葉綠體基因組擴(kuò)增通用引物分布圖

圖2. 利用通用引物快速獲取并測(cè)序的部分被子植物葉綠體基因組

  圖3.山茶屬部分種葉綠體基因組學(xué)系統(tǒng)發(fā)育研究 

圖4. 蘭屬部分種比較葉綠體基因組學(xué)分析