摘 要

叶绿体作为一种半自主细胞器，其保守性使之可以作为研究植物系统发育的工具之一。中国作为木犀属植物的世界分布中心，种质资源十分丰富，栽培历史源远流长。因此木犀属的栽培价值，经济效益都非常高。

本研究意在通过对三种我国拥有的木犀属资源进行对比，来得出这其中的种内关系，确定其进化地位。通过生物信息学方法，比较三种木犀属植物的叶绿体基因组，分析了三种植物叶绿体各区域碱基组成，密码子偏好性以及简单序列重复等特征，对最优密码子设计、分子标记开发具有重要价值。结果如下

1. 木犀的叶绿体全长155895bp，山桂花的叶绿体全长为157743bp,野桂花的叶绿体全长155924bp，均具有典型的四分结构，大单拷贝区（LSC），小单拷贝区（SSC），和一对反向重复区（IR）。
2. 三个叶绿体基因组在基本特征上具有相似性，但是在一些细微的地方却又有一定的差异性，例如野桂花叶绿体中的蛋白编码基因比其他两种少一个，且山桂花和野桂花的LSC区的长度几乎只有木犀的一半。
3. 本论文基于木犀科13种植物叶绿体基因组不同的数据，构建系统发育树，进行系统发育分析，发现野桂花和木犀的亲缘关系较近，而山桂花则相对较远。

关键词：叶绿体基因组；木犀；山桂花；野桂花；系统进化

Study on Chloroplast Genome of three Osmanthus Plants

ABSTRACT

Chloroplast, as a semi-autonomous organelle, is conserved and can be used as one of the tools to study plant phylogeny. As the world distribution center of rhinoceros, China is rich in germplasm resources and has a long history of cultivation. Therefore, the cultivation value and economic benefit of rhinoceros are very high. The purpose of this study is to determine the evolutionary position of three species of rhinoceros by comparing the three species of rhinoceros resources in China. The chloroplast genomes of three species of rhinoceros were compared by bioinformatics methods. The base composition, codon preference and single sequence repetition of chloroplasts of three species of plants were analyzed, and the optimal codon was designed. The development of molecular markers is of great value. The results are as follows. The chloroplast length of Osmanthus fragrans is 155895bp, the chloroplast length of Osmanthus delavayi Franch is 157743bp, and the chloroplast length of Osmanthus yunnanensis is 155924bp. all of them have typical quartile structure. The large single copy area (LSC), small single copy area (SSC), and a pair of reverse repetition region (IR). The three chloroplast genomes are similar in basic characteristics, but there are some differences in some subtle places. For example, the Osmanthus yunnanensis gene in the chloroplast of Cinnamomum cassia is one less than the other two. The LSC area of Osmanthus yunnanensis and Osmanthus delavayi Franch is almost half the length of Osmanthus fragrans

Key words: chloroplast genome; Osmanthus fragrans; Osmanthus delavayi; Osmanthus yunnanensis (Franch.) P. S. Green; System evolution

缩写

目 录

1. 绪论 1

1.1叶绿体基因组研究 1

1.1.1叶绿体基因组研究概况 1

1.1.2叶绿体基因组结构及其特征 1

1.1.3叶绿体基因组测序方法 1

1.1.4叶绿体基因组的应用 2

1.2木犀属植物研究概况 2

1.2.1木犀属研究概况 2

1.2.2山桂花研究概况 3

1.2.3野桂花研究概况 3

1.2.4木犀属的系统发育研究 3

1.3研究内容 3

1.4研究目的与意义 3

1.5技术路线 4

2.材料与方法 4

2.1材料，基因组测序 4

2.1.1材料 4

2.1.2试剂和设备 4

1.提取Buffer 4

2.分离Buffer 4

2.1.3叶绿体提取 5

2.1.4植物叶绿体DNA提取与纯化 5

2.1.5基因组测序 5

2.2实验流程 5

2.3生物信息学分析 6

3.结果与分析 6

4.讨论 18

5.总结 19

6.致谢 19

参考文献 20

1. 绪论

1.1叶绿体基因组研究

1.1.1叶绿体基因组研究概况

叶绿体为质体的一种，广泛存在于自养生物中，例如藻类，陆生植物，是绿色植物进行光合作用的主要场所[1]。除此之外，叶绿体还参与了植物淀粉、氨基酸、脂肪酸、色素及维生素的生物合成，以及硫酸盐还原作用和氮循环等各种生化反应,为生物的进化提供源动力，是细胞内十分重要的细胞器[1]。由于光合作用发生在叶绿体中，被为推测早期生物进化的能量源头，所以叶绿体一直备受研究者关注。叶绿体具有一套独立的的基因组，主要编码的是光合蛋白和一些核糖体蛋白[3]。通过研究叶绿体基因组，可以揭示植物光合作用的机理及代谢调控途径[4]。虽然叶绿体存在属于自己的一套遗传物质，但作为一个半自主型细胞器，核基因也会为其提供一些功能性蛋白，因此，对叶绿体基因组的研究有助于理解叶绿体基因组与核基因组之间的相互调节作用。随着分子生物学的发展，使得叶绿体基因组的研究变得更加方便，而叶绿体基因组的研究在系统发育、植物分类、物种鉴定以及品种改良等方面也有很重要的意义。

1.1.2叶绿体基因组结构及其特征