叶绿体基因组项目:新手研究员的奇妙之旅

文摘   2024-12-05 08:46   内蒙古  

在这个充满生机与活力的世界里,植物以其独特的魅力吸引着我们。而在这背后,有一个微小却至关重要的结构——叶绿体,它不仅是植物进行光合作用的场所,更是连接自然界能量循环的关键。今天,就让小编带您了解这一生命奇迹。

近年来,生物信息学与叶绿体基因组的研究已经成为植物保护与利用研究中的一个热点问题与重要组成部分,本文简单介绍了叶绿体基因组的结构、功能、使用与研究概况。

一、基本概念


叶绿体是绿色植物细胞内最重要、最普遍的质体,是进行光合作用的关键场所,研究叶绿体DNA(cpDNA)的序列信息,对于揭示物种起源、生物进化及不同物种之间的亲缘关系等方面具有十分重要的应用价值。

二、基因组成结构及遗传特点

基因组成结构:

遗传特点:叶绿体基因组具有母系遗传的特点,存在于细胞质中。


三、研究目的和意义

目前,许多研究机构都在积极开展叶绿体基因组的研究工作。那开展该项目的研究意义有哪些呢?小编为读者总结了四大目的(如有补充,欢迎探讨哈)。

(1)完善基因组数据库

叶绿体基因组完成图的研究有助于完善基因组数据库,为植物学、生态学、进化生物学等领域的研究提供基础数据支持。


(2)揭示光合作用机制

通过深入分析叶绿体基因组中的基因功能和调控网络,有助于揭示光合作用的分子机制,为提高植物光能利用效率提供理论依据。


(3)促进植物遗传育种

叶绿体基因组与植物重要性状密切相关,研究其完成图有助于挖掘优异基因资源,为植物遗传育种提供新的思路和方法。


(4)推动进化生物学研究

叶绿体基因组作为植物细胞器基因组之一,其演化历程与植物进化密切相关。研究叶绿体基因组完成图有助于揭示植物进化规律和生物多样性形成机制。

四、适用范围


开展叶绿体基因组项目的小伙伴,一定要了解其更适用于哪些研究范围,这样更加有利于帮助您梳理研究思路。



经过小编介绍,相信大家对叶绿体基因组研究有了一定的认识,心动不如行动,快快采集样品来测序吧!

五、采样要求及测序技术策略


取样要求:
1. 建议取样,植物绿色组织部分(幼嫩叶片等);
2. 取样前建议光照 6h 以上,使样本中合成大量叶绿体,再进行取样。建议 5g 以上绿色组织样本(叶片等),可多采集一些留做备份样本。
3. 取样后,样本用锡箔纸包裹(或冻存管盛放),迅速过液氮速冻,转移至-80℃冰箱内冻存。


测序数据量

一般推荐NGS ≥5G。

但值得注意的是:植物叶绿体基因组超长200kb或无叶绿体参考基因组时, 小编建议可以考虑结合PacBio平台测序 ,测序深度≥50x。

六、案例分享


合作单位:广东省农业科学院环境园艺研究所 
 影响因子:5.6
样本类型:22份新鲜姜叶片(2科5属21种)
测序平台:Illumina NovaSeq 6000平台。
分析内容:


本研究首先进行了对22个姜属物种的叶绿体基因组测序,其基因组大小在161,303至163,979bp之间,包含111到112种不同的基因。然后对其进行比较基因组分析,在结构、大小、GC含量、基因含量和顺序、IR边界、密码子偏好性、RNA编辑和简单重复序列( SSR )模式等方面高度保守且相似。

姜属物种叶绿体基因组图谱

叶绿体基因组的比较基因组学分析



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