1。2。2叶绿体基因组的发现

叶绿体基因组即该植物细胞中叶绿体自身完整的一套基因组。1909年C。E。Correns在对紫茉莉（Mirabilis jalapa）研究中发现一种不符合孟德尔定律的遗传现象，即后来被称为染色体外遗传现象。与此同时，Baur在对马蹄纹天竺葵的叶色遗传研究中也发现了因叶绿体的独立自主遗传而造成的不符合孟德尔定律的遗传现象。从此，叶绿体基因组开始慢慢地走进科学家们的视线中，被我们所认识。[6]

1。2。3叶绿体基因组的结构及特点

自1909年C。E。Correns与Baur对植物遗传研究中揭开了叶绿体基因组的序幕后，叶绿体基因组学于1986年，伴随着地钱和烟草叶绿体全基因组测序的完成而迅速兴起。最新统计，截止2015年,NCBI共收录的绿色植物叶绿体全基因组序列有879条。[7]

叶绿体基因组DNA一般为环式双链结构，极个别少数植物的叶绿体基因组为线型，如伞藻的叶绿体DNA就为线型结构；还有一些植物的叶绿体基因组DNA为多聚体。[6]

由于生物本身具有的多样性，其DNA在形态结构及功能上也存在着巨大的差异，在不同类型的植物当中其叶绿体基因组的大小差别较为明显。如高等植物叶绿体基因组DNA的长度一般在120~150kb，而藻类尤其是绿藻的叶绿体基因组DNA的变化差异非常的大，小的可以小到只有37kb，而大的其叶绿体基因组大小可以高达2000kb。[6]一般来说，叶绿体基因组大小的差异主要是由反向重复区的长度变异引起，如扩张、收缩或者丢失，且不同物种叶绿体基因组之间的差异主要表现在IR区域的长度和方向变化上。除此之外，一些绿色植物叶绿体基因组大小的差异基因间隔区或内含子长度的缩短，以及单拷贝区基因的增加与丢失。由于IR区是造成叶绿体基因组大小的差异的主要原因，且研究发现叶绿体基因组结构十分保守，可以说叶绿体基因组对于生物特性差异的鉴别有非常重大的意义。[8]

科学家们通过深入的研究，已鉴定出叶绿体基因组的大致功能。根据目前的研究，大致可将叶绿体基因分为以下三大类：论文网

第一类基因是与光合作用系统有关，包括编码光系统I组分的基因（编码A1蛋白、编码A2蛋白、psaC、psaI）；编码光系统II组分的基因（psbA、psbB、psbC、psbD、psbE、psbF、psbG、psbH、psbI、psbK）；[6]此外还包括编码Rubisco大亚基和小亚基的基因、tRNA的基因、ATP酶基因、NADH质体醌氧化还原酶基因和RNA聚合酶基因等。 

第二类为叶绿体DNA复制与基因表达（转录、翻译）所需要的基因，包括编码DNA聚合酶、RNA聚合酶、tRNA、rRNA、核糖体蛋白基因以及其他因子如起始因子A等基因。[9]

第三类为其它基因，其中包括编码NADH脱氢酶各个亚基的基因，编码固氮酶的基因、编码铁氧还原蛋白基因、编码转运系统基因与细胞生存有关的基因、蛋白酶、乙酰辅酶A羧化酶亚基、叶绿体外膜蛋白基因等。[10]

1。2。4叶绿体基因组测序技术发展

随着科学研究不断的深入，研究技术手段也顺应人类研究的步伐日益发展，使得科学家们更准确、更全面、更具发展性的研究客观事物。自1909年C。E。Correns与Baur对植物遗传研究中揭开了叶绿体基因组的序幕后，人们对叶绿体基因组测序迅速成为科学研究的热点，并且伴随着科学、科技水平的蓬勃发展，基因组测序技术也随之迅速发展。直到如今，基因组测序技术已发展依靠单分子测序的阶段，即众所周知的第三代测序技术。[11]

在叶绿体基因组研究初期，科学家们利用的测序方法主要是Sanger双脱氧链终止法，即也被叫做第一代测序技术：先对绿色植物叶绿体基因组进行分离纯化，随后通过酶切克隆到载体中，最后利用双脱氧链终止法对克隆载体进行测序，但其效率、成本以及测序过程并未达到预期水平，有待更大的发展。[12]文献综述