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)和超級條形碼研究的熱點(diǎn)，也是中國科學(xué)院昆明植物研究所三個(gè)重大突破目標(biāo)——iFlora 研究的重要內(nèi)容。
昆明植物所種質(zhì)資源庫多年來致力于葉綠體基因組學(xué)研究。2012年研究所啟動iFlora研究工作以來，該庫分子生物學(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)合長片段PCR和二代測序技術(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二代測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序通量提高了5-10倍，極大地降低了測序成本，為被子植物葉綠體基因組學(xué)研究開辟了嶄新的途徑。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條形碼對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。
該研究得到了國家“863”計(jì)劃（2012AA021801）、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31170182, 30870169, 31161140350, 31260487）、中國科學(xué)院儀器設(shè)備功能開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)施方案項(xiàng)目、中國科學(xué)院大科學(xué)裝置開放研究項(xiàng)目（2009-LSFGBOWS-01）和云南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2010CD108）的支持。
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序的部分被子植物葉綠體基因組
圖4. 蘭屬部分種比較葉綠體基因組學(xué)分析
