叶绿体，作为植物细胞中负责光合作用的关键细胞器，其基因组因其结构稳定、母系遗传、易于获取等特点，已成为植物系统进化、物种鉴定和遗传工程研究中的重要工具。典型的叶绿体基因组呈环状四分体结构，包括大单拷贝区（LSC）、小单拷贝区（SSC） 和一对反向重复区（IR），长度通常在120–160 kb之间，编码约110–130个基因。
尽管叶绿体基因组在整体上呈现出高度保守的特性，但其IR区的收缩与扩张、SSR的分布以及高变区的识别等特征，为物种的区分和亲缘关系的重建提供了丰富的信息资源。
近年来，随着测序技术的广泛应用，叶绿体基因组研究已取得了一系列突破性成果。接下来，小编将为大家分享凌恩生物的3篇案例，以供参考。
图 叶绿体基因组的研究思路
客户案例一
在《Planta》发表的研究中，作者对四种柠条属植物进行叶绿体基因组组装与比较。结果显示，发现其叶绿体基因组均缺失IR区域，基因组大小为129–133kb，编码 112-113个基因，共鉴定出77个蛋白编码基因和31–32个tRNA基因。研究还发现clpP、matK等5个基因受到正选择，并推荐了13个高变区作为潜在的分子标记。
图1 柠条属完整叶绿体基因组图谱
图2 密码子偏好性
图3 叶绿体基因组mVista共线性分析
图4 基于完整叶绿体基因组构建的系统发育树
客户案例二
《International Journal of Molecular Sciences》首次报道了水虱草（Fimbristylis littoralis）的叶绿体基因组，其长度为201,922 bp，具有典型的四分体结构，并发现rps3基因横跨LSC/IRb边界，显示出IR区扩张与收缩的独特性。系统发育分析表明，水虱草与莎草属植物亲缘关系最近。
图5 水虱草完整叶绿体基因组图谱
图6 莎草科叶绿体基因组IR区的扩张与收缩分析
图7 莎草科的系统发育与分化分析
客户案例三
在《Frontiers in Pharmacology》中，研究者通过对崖爬藤属（Tetrastigma） 两种易混淆药用植物（T. obtectum 和 T. serrulatum）的叶绿体基因组分析，筛选出10个高变区作为候选条形码，并验证了ITS2序列在物种鉴定中的有效性。
图8 两种崖爬藤属完整叶绿体基因组图谱
图9 两种崖爬藤属密码子偏好分析
图10 16种崖爬藤属简单重复序列（SSRs）分析
图11 四种崖爬藤属叶绿体基因组IR区的扩张与收缩分析
图12 崖爬藤属叶绿体基因组mVista共线性分析
图13 基于 ITS2基因的崖爬藤与锯叶崖爬藤系统发育树分析
凌恩客户文章（部分）
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参考文献
[1] Comparative analyses of the complete chloroplast genomes of four Caragana species, a specific genus distributed in arid and semi-arid area.Planta .2025.
[2] The Complete Chloroplast Genome and the Phylogenetic Analysis of Fimbristylis littoralis (Cyperaceae) Collected in Cherry Blossom Nursery.International Journal of Molecular Sciences.2025.
[3] Molecular identification and phylogenetic analysis of confusing Tetrastigma species based on DNA barcoding and chloroplast genome.Frontiers in Pharmacology.2025.
