摘 要

银杏是第四纪冰川运动后遗留下来的裸子植物中最古老的孑遗植物，具有观赏、经济、药用等多方面的价值。本研究是以银杏全基因组测序数据为基础，对银杏叶绿体基因组的测序组装以及基因注释进行了探索。研究利用了第三代测序技术完成了银杏叶绿体基因组的测序，利用samtools软件将比对上短序列取出来，用newbler软件组装成长度不等的contig后组装，并设计PCR试验补全了残缺的基因序列。然后将其与参考基因进行对比，找到了拼接出来的碱基差异，并做了相应的描述。得到完整叶绿体基因组后在用Dogma进行了初步的基因注释，旨在能为今后银杏全基因组的研究提供参考，为完成银杏基因组基因家族鉴定分析，构建出物种系统发育树等研究打下基础。

关键词：银杏；叶绿体基因；基因测序；基因组装；基因注释

ABSTRACT

Ginkgo biloba is a kind of gymnosperms which is the oldest precious plants left over after quaternary glacier movement. This study explored the genome sequencing assembly and gene annotation of Ginkgo’s chloroplast genes based on the whole genome sequencing data of Ginkgo biloba. Research made use of the third generation sequencing technology completed the ginkgo chloroplast genome sequencing, using samtools software will match short sequences taken out, with software newbler assembly growth unequal degrees of contig assembly, and design a PCR experiment complement the design of incomplete gene sequence. After comparing it with the reference gene, the base difference was found, and the corresponding summary was made. After getting the complete chloroplast genome with the dogma of preliminary gene annotation, to able to later study of Ginkgo biloba L genome provides a reference, for the completion of the ginkgo genome gene family identification analysis, constructs the species phylogenetic tree of whole genome duplication events, estimated the divergence time of species of lay the foundation.

Key words: Ginkgo biloba;chloroplast gene;gene sequencing;gene splicing;gene annotations

目 录

1 文献综述 1

1.1 研究的目的及意义 1

1.2 银杏的研究概况 1

1.2.1 银杏生物学特性 1

1.2.2 银杏的价值 2

1.2.3 银杏分子学研究 2

1.3 银杏叶绿体基因的探索 2

1.3.1 叶绿体的起源 2

1.3.2 叶绿体基因结构及其特点 3

1.3.3 银杏叶绿体基因 3

1.4 基因的测序及组装 4

1.4.1 三代测序技术 4

1.4.1.1 第一代测序技术 4

1.4.1.2 第二代测序技术 4

1.4.1.3 第三代测序技术 5

1.4.2 基因组装 5

2 研究材料和方法 6

2.1 DNA测序 6

2.2 DNA拼接 6

2.2.1 DNA提取 6

2.2.1.1 植物材料 6

2.2.3.1 试剂 6

2.2.3.1 试验设备 6

2.2.3.1 试验步骤 6

2.2.2 PCR扩增和电泳 7

2.2.2.1 试验材料 7

2.2.2.2 试剂 7

2.2.2.3 试验设备 7

2.2.2.4 试验步骤 7

2.2.3 Gap区域测序 8

2.3 基因注释 8

3 结果与分析 10

3.1 银杏叶绿体基因组基本特征 10

3.2 SNPs 11

3.3 银杏叶绿体基因注释 13

4 结论与讨论 21

4.1 结论 21

4.2 讨论 21

致谢 23

参考文献 24

1 文献综述

1.1 研究的目的及意义

银杏是一种十分特殊的植物物种，是残存下来的“古化石”之一，对其基因组的测序能帮助我们掌握其所有的遗传信息。

研究采用第二代和第三代测序平台相结合的策略，开展全基因组De Novo测序和组装，估测基因组大小，分析测序深度及基因覆盖度；完成银杏全基因组中叶绿体基因组部分Repeat注释、基因注释、基因功能注释和ncRNA注释前的测序组装工作；为完成银杏基因组基因家族鉴定分析，构建出物种系统发育树，分析全基因组复制事件，估算出物种分化时间打下基础。

1.2 银杏的研究概况

1.2.1 银杏生物学特性

银杏是落叶大乔木，胸径最大可达4米，幼树树皮近平滑，浅灰色，成年树的皮呈灰褐色，不规则纵裂，有长枝与生长缓慢的距状短枝。叶互生，在长枝上辐射状散生，在短枝上3-5枚成簇生状，有细长的叶柄，扇形，两面淡绿色，在宽阔的顶缘多少具缺刻或2裂，宽5~8cm，具多数叉状并歹帕细脉。雌雄异株，稀同株，球花单生于短枝的叶腋；雄球花成葇荑花序状，雄蕊多数，各有2花药；雌球花有长梗，梗端常分两叉（稀3~5叉），叉端生1具有盘状珠托的胚珠，常1个胚珠发育成发育种子。 

种子核果状，具长梗，下垂，椭圆形、长圆状倒卵形、卵圆形或近球形，长2.5~3.5厘米，直径1.5~2厘米；假种皮肉质，被白粉，成熟时淡黄色或橙黄色；种皮骨质，白色，常具2（稀3）纵棱；内种皮膜质。