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作为植物进行光合作用和能量转化的细胞器,叶绿体在维持地球生物生存和发展过程中发挥着重要的作用。近年来,随着基因测序技术的快速发展,越来越多植物的叶绿体基因组信息得以解析。目前,基于叶绿体基因组的植物精准鉴定和系统发育学研究得到了越来越多研究者的青睐,被认为是植物鉴定与发育关系研究的一种有效手段。鉴于叶绿体基因组的重要性,本研究基于二代测序技术完成了茅苍术、北苍术、白术、微花藤、益母草5种常用药用植物的叶绿体基因组测序工作,并基于获得的叶绿体基因组序列进一步分析了各物种叶绿体基因组的结构特征、叶绿体基因组的基因组成和叶绿体基因组的结构变异情况。总的来说,本研究的研究结果主要可以分为以下4个方面:1、本研究首次获得了茅苍术、北苍术和白术3个苍术属药用植物的叶绿体基因组序列,绘制了其叶绿体基因组图谱,解析了其基因组结构。在此基础上,本研究又开发了可以有效区分这三个苍术属物种的分子标记,并在15个苍术属个体中验证了本研究所开发的分子标记真实有效。2、本研究构建了一套基于二代测序reads的分子标记开发系统。该方法基于种间核苷酸多样性大、种内核苷酸多样性小、两者之间差值大和包含Poly序列少四项基本原则评估分子标记区间PCR实验验证的成功率。本研究基于该方法进行了苍术属分子标记的开发,结果发现基于该方法开发的分子标记与苍术属分子标记开发的结果相一致。结果表明,本研究构建的基于二代测序reads的分子标记开发系统具有一定的可靠性。3、本研究首次获得了茶茱萸科药用植物微花藤的叶绿体基因组序列,并分别基于叶绿体基因组的蛋白编码序列、完整核苷酸序列和ITS序列分析了微花藤及其近源物种的系统进化关系,为实现该物种的精准鉴定及其系统进化研究提供了数据支撑。结果表明微花藤与绞木目的杜仲关系相较于它与冬青目、无患子目和卫矛目的关系更为密切。4、本研究首次获得了益母草属第一个完整的叶绿体基因组。益母草叶绿体基因组的结构和基因组成具有高度的保守性,不存在类似豆科、桔梗科等科属IR区缺失、收缩或扩张的现象。通过系统发育关系分析,本研究确定了益母草在野芝麻亚科中的系统进化位置,结果表明益母草属与水苏属进化关系比较近。