叶绿体基因根据功能可分为与转录、翻译有关的遗传系统基因，与光合作用和电子传递有关的光合系统基因以及与氨基酸、色素、脂肪酸等生物合成[9]有关的基因三大类[16]。其中遗传系统基因主要包括编码核糖体RNA、核糖体蛋白基因和翻译因子、转运RNA、一些酶亚基基因等；而像光系统Ⅰ及光系统Ⅱ中所有的基因、NAD(P)H脱氢酶基因等是与光合作用及电子传递有关的基因。

1.2.1叶绿体基因组结构特征

通常情况下，植物叶绿体基因组为双链环状结构，但也有极少数的植物叶绿体基因组结构比较特殊，如双鞭甲藻（Dinoflagellates）叶绿体基因组呈现多聚，伞藻（Acetabularia）的叶绿体基因组呈线性结构[17-18]。双链环式叶绿体基因组结构一般由四个部分，即一个大的单拷贝区(LSC)和一个小的单拷贝区(SSC)，中间通过一对反向重复序列（IRs）分隔开，其中这对反向重复序列（IRs）间唯一的区别就在于序列的排列方向相反。大的单拷贝区长度约 80～90 kb，小的单拷贝区在16～27 kb之间，一对反向重复序列大小约20～30 kb，一般而言，不同植物叶绿体基因组大小往往存在很大的差异，而这些差异主要是由反向重复序列长度延展或缩小的变异导致的 [17-22] 。

1.2.2叶绿体基因组测序进展

随着科技的发展与进步，全基因组测序技术的诞生生物产生了深远的影响。测序技术工作要求比较高，尤其是测定叶绿体基因组全序列的工作，对提取的叶绿体DNA的含量及纯度都有很高的要求[19]。目前测定叶绿体基因组全序列的所采用的方法主要有：1）如Sanger 双脱氧链终止法、化学降解法等被称为第一代测序技术，即将提取的植物叶绿体DNA分离纯化，经随意剪切成短片段后，通过基因枪法克隆经随意剪切的短片段，进行测序，根据设计的引物将短片段进行扩增，最后进行克隆测序。但第一代测序技术比较耗时、费力，高成本，而且容易导致片段丢失，使得其在基因组测序上无法更为广泛的应用；2）第二代高通量测序技术也是目前姜科植物叶绿体DNA最主要的测序方法；3）第三代测序技术如纳米孔单分子技术，其具备更高的通量，更长的读长及更快的速度，标志着 DNA 测序进入了单分子测序时代。随着越来越多测序平台的出现，大力推动了叶绿体基因组的研究进展。

1.2.3叶绿体基因组的应用

植物叶绿体DNA的分子量非常小，但信息含量十分丰富，并且没有许多重复序列和重排事件。从形态学上观察，叶绿体是以二分裂的倍增方式来增值，有半自主遗传的特性。在生物化学上存在着独特的核酸和蛋白质合成系统。通过对叶绿体基因组的分析，有利于生物多样性的研究。基因含量不易发生改变，保证了种群之间的同源性。

叶绿体基因组结构稳定，含有大量的遗传信息，叶绿体基因组被广泛应用于揭示物种起源、物种的鉴定、遗传以及系统进化等方面。在药用植物方面，通过将外源基因的插入到叶绿体基因组的特定位点构建成生物反应器，并使其稳定表达，可用于生产疫苗、抗体、抗生素、工业酶等。除此之外，传统药用植物繁殖慢、生产周期长等方面的问题也可以依靠叶绿体基因工程来解决。虽然截至到2017年初已有1500余种植物的叶绿体基因组序列被测定[24]，但这仍有太多的不足。随着科技的进步与发展，分子生物学也有很大的提升，对叶绿体基因组的研究也日益深入，仅经过短短一年的时间，截至2018年年初，已经有2069种植物的叶绿体基因组被测定[11]。

而随着第二代测序技术的发展，计算机相关软件的开发，叶绿体转化技术在遗传改良、生物制剂的生产等方面也有重要作用[12]。 浙江省特色药用植物温郁金叶绿体基因组研究(3):http://www.chuibin.com/jingji/lunwen_206537.html