福建山樱花叶绿体基因组分析文献综述
基因承载着大量的遗传信息，能够决定个体众多的表型。叶绿体基因组是植物体所特有的，对叶绿体基因组的研究是对植物基因研究的入手方面之一。福建山樱花的基因研究目前在全球仍处于等待探索的阶段，所以本研究对福建山樱花叶绿体基因组的分析是对该物种基因组研究迈出的试探性的第一步，对日后全基因组的研究能够起到指引作用，能从另一方面说明蔷薇科植物遗传和进化的过程和趋势。
关键词: 福建山樱花 叶绿体基因组 重复序列 进化树
1.研究背景及意义
叶绿体是植物体内所特有的质体，存在于绝大部分植物的部分器官中，是具有基粒类囊体的双层膜结构，是与光合作用直接相关的细胞器。在基质中存在着叶绿体基因组[1]，其基因组的功能与光合作用密不可分，具有指导光合作用进行和合成光合作用必须蛋白的功能[2]。一般认为叶绿体是由蓝细菌通过内共生起源的。作为植物细胞中一个独立的细胞器，拥有自己的一套完整的基因组[3]。且叶绿体基因组的保守性十分出色，是对植物遗传进化等方面研究的特有出发点。一般的植物的叶绿体DNA分子一般长约120～160 kb[4]，例如玉米的叶绿体DNA长140 kb，烟草的长150 kb等[5]。
叶绿体基因组DNA一般为双链环状分子，极少数为线状[6]。双链环形DNA有4个基本部分组成，分别是大单拷贝区(LSC)，小单拷贝区(SSC)，反向重复区A(IRA)和反向重复区B(IRB)。2个反向重复区域的序列相同，但方向相反[7]。重复区间的长度与位置是指导进化研究的重要方面。叶绿体基因组指导遗传转化为今后众多植物的抗性、产量等问题的解决提供了优化途径[8]。
根据已测定的叶绿体DNA序列，推测叶绿体基因组大约可编码120个以上的基因[9]。这些基因主要可分为3大类[10][11]：第一类是与转录和翻译有关的基因，也称遗传系统基因，这类基因主要包括RNA聚合酶的亚基、rRNA、tRNA以及核糖体蛋白等产物的基因；第二类是与光合作用有关的基因，也称光合系统基因，这类基因主要包括Rubisco大亚基基因、光合电子传递链中各组分的基因以及推测为NAD(P)H脱氢酶各亚基的基因等；第三类是与氨基酸、脂肪酸、色素等物质的生物合成有关的基因，也称生物合成基因。叶绿体基因组的表达调控不仅与植物叶片的生长发育和生理功能密不可分[12]，而且对植物整体的生长发育状况也有莫大的关系[13]。
叶绿体基因组也具有突变[14]。被子植物叶绿体基因组结构变异式样可归纳为4种类型[15]：插入/缺失、短片段倒位、重复和基因组结构重排。从这些结构变异在叶绿体基因组上的分布来看，多数出现在基因间隔区和内含子区，偶尔也出现在进化比较快的编码基因中，如matK和ycf1等。叶绿体基因组基因丢失是比较常见的，在被子植物中，rpl22、rpl23、rpl32、rpl33、rps16、accD、psaI、ycf4、ycf1、ycf2和infA在一些类群中丢失。其中，infA的丢失频率最高，在很多类群中都没有该基因。rps16也常从叶绿体基因组中丢失，也没有发现向其它基因组转移。ycf1和ycf2是叶绿体基因组中最长的两个基因，其功能还不清楚，它们和accD基因在整个禾本科中丢失[16]。rpl22基因在壳斗科和西番莲科的叶绿体基因组中丢失，但壳斗科一些物种的核基因组存在该基因，可能是从叶绿体基因组转移而来[17]。在杨树中rpl32基因也检测到向核基因组中发生了转移[18]。
福建山樱花(Cerasus campanulata(Maxim.) A. N. Vassiljeva）是蔷薇科蔷薇类的一种，在中国的福建、广西、浙江等地分布较为广泛，在越南和日本也有分布。乔木或灌木，高3-8米，树皮黑褐色，嫩枝绿色，无毛。冬芽卵形。叶片卵形、卵状椭圆形或倒卵状椭圆形，薄革质，先端渐尖，基部圆形，托叶早落。伞形花序，有花2-4朵，先叶开放，花直径1.5-2厘米；花瓣倒卵状长圆形，粉红色，先端颜色较深，下凹，稀全缘；雄蕊39-41枚；花柱通常比雄蕊长。核果卵球形[19]。花期2-3月，果期4-5月，属于早春开花物种，具有极高的观赏价值，而其木材可以雕刻作为装饰，果亦可食，所以具有很高的生态人文价值和经济价值[20]。目前尚无对福建山樱花基因组的分析，也没有从基因的角度对福建山樱花有一个明确的定位，而蔷薇科的其他物种如日本樱花、桃、李等都被广泛研究。本研究虽然只是局限于叶绿体基因组，但是对福建山樱花的基因组研究迈出一小步，可以为日后整个基因组的研究起到一定的指引作用。同时会从叶绿体基因组的角度，对福建山樱花的进化地位有一个初步的定位[21]。以此可以继续对福建山樱花的开花深入研究，扩大其生态价值，社会价值和人文价值，并为蔷薇科剩余植物的研究提供参考。
