竹柏和长叶竹柏叶绿体基因组结构解析开题报告

1. 研究目的与意义

竹柏（Nageia nagi）是我国国家珍稀二级保护植物，为罗汉松科（Podocarpaceae）竹柏属（Nageia）的常绿乔木，长期以来其系统位置一直为分类学家所争议，目前中国植物志将其处理为罗汉松科罗汉松属竹柏组下的植物。叶绿体是植物进化光合作用和能量转换的重要细胞器，叶绿体细胞内具有自主遗传信息，大部分属于母系遗传，与核基因组相比，具有多拷贝，便于克隆与遗传操作，可高效表达目的基因等特点。叶绿体基因组具有适中的核苷酸置换率，编码区和非编码精华速率不同适用于不同分类阶元的进化研究，使其成为植物系统发育分析的最佳选择，为物种间的亲缘关系分析提供可靠的信息。 。本研究通过对竹柏叶绿体基因组的结构分析，并构建系统进化树为其系统位置提供新的数据参考。

2. 国内外研究现状分析

1.国外研究概况 1986年烟草叶绿体基因组的的公布第一次揭示了叶绿体基因组的结构。gaertner于1788 年以nageia japonica为模式植物建立了竹柏属(nageia)，随后，de laubenfels与page确认了该属名的合法性，knopf与biffin等在分子水平上证明竹柏类植物为竹柏属的自然类群

2.国内研究概况 随高通量技术的发展，国内相继公布了很多绿色植物的叶绿体全基因组序列。付德志等于1992年提出将竹柏作为新科的观点，chaw等通过对核基因组18s dna序列分析否认这一观点，江小全，苏应娟等通过对不同叶绿体基因序列分析认为竹柏类植物应为罗汉松科植物，目前，中国植物志将竹柏类植物处理为罗汉松属下的竹柏组。

详见文献综述。

3. 研究的基本内容与计划

1.研究内容主要包括： 基于高通量测序与基因克隆技术，获得竹柏叶绿体序列信息。通过叶绿体基因组结构注释、SSR标记开发等方面了解叶绿体基因组相关信息，同时通过系统进化分析了解竹柏叶绿体基因组的进化地位。 （1）竹柏叶绿体的分离与提取 （2） 竹柏叶绿体基因组结构功能注释，了解其结构特征（3） 开发基于竹柏叶绿体基因组的SSR引物（4）系统进化分析评估竹柏叶绿体基因组的进化地位

研究计划： 2018.01.05-2018.01.13，完成开题报告、文献综述； 2018.01.15-2018.02.25，阅相关文献，了解竹柏的生物学特性和叶绿体基因组相关知识； 2018.02.26-2018.03.31，完成前期实验，获得叶绿体基因组序列信息，根据高通量测序结果，设计引物，通过克隆验证测序的准确性； 2018.04.01-2018.04.30，进一步深入分析，对叶绿体基因组结构注释与系统进化树构建； 2018.05.01-2018.05.30，完善定稿，准备答辩事宜

4. 研究创新点

1.目前大部分叶绿体基因组为第二代测序结果获得，二代测序具有速度快及通量高的优势。本实验通过二代测序获得叶绿体全基因组序列数据，再通过设计引物克隆验证测序的准确性。一代测序的准确性更高，以此得到更为准确的结构分析

竹柏类植物的系统分类位置一直存在争议，前人的研究从形态学，核基因组以及利用叶绿体部分编码基因序列进行分析，本实验获得竹柏叶绿体全基因组序列，之后通过贝叶斯法构建进化树，为其系统位置提供数据基础。