叶绿体DNA(cpDNA)研究与植物系统学
植物细胞核DNA、叶绿体DNA和线粒体DNA的比较
植物细胞核DNA、叶绿体DNA和线粒体DNA的比较近年来，随着基因克隆和DNA序列分析技术的发展，叶绿体DNA和线粒体DNA 的研究有了长足的进步。
植物一般都有三套遗传信息指导它的整个生命活动，即核染色体DNA(nDNA)、叶绿体DNA(cpDNA)和线粒体DNA(mtDNA)，它们在组织结构、遗传方式、表达调控等方面互有差别，又协同作用共同控制着植物的生长和发育。
1 组织结构植物细胞的大部分DNA是在核内，并与组蛋白稳定结合组成染色体，控制着大部分性状，起着主导作用。
高等植物nDNA含量大约在0.5～200pg之间，不同植物相差很大。
植物nDNA中很大比例的胞嘧啶由5-甲基胞嘧啶取代，有40%～90%是由重复的DNA组成。
植物的大多数nDNA的浮力密度在1.69～1.71g/cm3范围内，G+C的含量为30%～51%左右。
在高等植物中，cpDNA一般以共价、闭合、环形双链(cccDNA)的形式存在，是多拷贝的。
cpDNA比nDNA和mtDNA有较强的保守性，其大小在各种植物中相近，一般在120～190kb之间。
它与nDNA不同，分子较小，不含有5-甲基胞嘧啶，而且不与组蛋白结合成复合体，是裸露的，容易复性，存在为数极少的重复顺序，与原核生物的DNA类似。
cpDNA的浮力密度约为1.697g/cm3，G+C的含量为36%～40%。
cpDNA在结构上最突出的特点是有一对22kb的反向重复顺序(inverted repeat sequence)，将环形的cpDNA分割成大单拷贝区和小单拷贝区。
植物mtDNA较大，大小范围为200～2500kb，其复杂性远大于其它生物，在同一科植物中(如葫芦科)基因组大小差异可达7～8倍。
植物mtDNA通常呈环状，是双链的。
植物mtDNA的浮力密度约1.706g/cm3，这相当于大约47%的G+C。
大多数植物mtDNA具有多基因组结构，由一个主基因组和通过重组由它衍生的一系列大小不同的分子组成。
叶绿体基因组的比较分析及系统发育研究
村乡科技XIANGCUN KEJI82XIANGCUN KEJI 2021年8月（下）叶绿体基因组的比较分析及系统发育研究邢钰1冯慧喆2（1.西南林业大学林学院，云南昆明650224；2.枣庄学院，山东枣庄277160）［摘要］传统的植物分类学是基于形态、生理等特征进行的，它的分类结果为植物群和亲缘关系的判断提供了重要的理论依据。
但随着基因测序技术的发展，越来越多的传统分类被推翻。
通过对叶绿体基因组系统发育的分析、系统发育关系的构建，从而得出植物亲缘关系的结论，俨然已成为植物分类学的必要过程。
本文结合国内外对不同物种分子方面的系统发育研究，以及笔者在叶绿体基因组组装方面的经验，对目前分子方面的研究进展、分析过程进行了总结性的阐述。
［关键词］核基因与质基因；叶绿体基因组分析；分类与系统发育［中图分类号］Q943［文献标识码］B［文章编号］1674-7909（2021）24-82-21传统物种分类学与基因组学系统发育的研究研究物种的进化关系不仅可以为分类学提供理论依据和发展方向，还可以通过揭示物种之间亲缘关系的远近和进化关系，从而精确地估计物种的进化地位，进而更好地理解和保护生物的多样性。
传统物种分类学的研究主要是基于对物种各部分形态的比较分析，如植物的分类学中对根、茎、叶、花、果实、种子等形态的观察判断。
现如今，通过分子系统发育分析结果的检验，证明了传统物种分类学的很多结论都是错误的［1］。
但是，由于形态学分析在野外采集初期中非常重要，且分子方面的分析研究耗时较长，所以传统物种分类学仍不能被摒弃，并且将其与分子分析相结合，将会极大地提高物种系统发育学研究的准确性。
以往对植物系统发育学研究的研究主要集中在核型分类学分析、花粉形态分析、叶柄和果实解剖学分析等，而目前对进化关系的研究，主要是结合形态学特性的分析结果与分子系统发育的关系，且后者的分析仅基于DNA 序列的系统发育分析，特别是基于核基因组内核糖体DNA 的内部转录间隔（ITS ）区域。
浅析植物系统学中叶绿体基因组分析技术的应用
浅析植物系统学中叶绿体基因组分析技术的应用植物系统学的发展离不开基因组学技术的应用，其中叶绿体基因组分析技术在研究植物进化、分类及基因功能等方面有着重要的应用价值。
本文将探讨叶绿体基因组分析技术在植物系统学中的应用。
叶绿体基因组是细胞质基因组之一，是一种环形DNA分子，长度约为120-160 kb，在细胞色素源和光合作用等方面发挥着重要作用。
叶绿体基因组中包含约100种基因，编码叶绿体内膜体、核糖体、载体蛋白等功能蛋白质，同时还编码产生光合色素和辅助色素的基因。
由于叶绿体基因组中基因序列在不同物种之间存在差异，因此可以通过叶绿体基因组分析技术揭示植物不同层次的系统学信息。
在植物系统学中，叶绿体基因组分析技术主要包括PCR扩增、序列分析和系统发育分析三个步骤。
其中，PCR扩增是最基本的步骤，常用的引物包括通用引物trnL-F、rbcL和matK等，通过扩增叶绿体基因组的特定片段来获取基因序列。
序列分析主要包括序列编辑、比对和注释等步骤，通过比对来确定物种分类地位以及在物种群体中基因变异的系統演化和保守性位点。
系统发育分析是目前最常用的植物系统学建树方法，主要包括最大似然法、最大简约法和贝叶斯法等方法，通过分析不同物种之间的相似性和差异性来构建物种间的系统树。
一、系统发育重建叶绿体基因组分析技术可以用来重建不同植物类群之间的系统发育关系，例如被子植物、裸子植物和蕨类植物等分类关系。
例如，通过分析不同类群之间rbcL、matK和trnL-F等基因区段序列的变异情况，可以确定物种的系统进化关系并建立系统进化树。
二、物种鉴定叶绿体基因组分析技术可以用来快速精准地进行物种鉴定。
通过分析物种的特定鉴定位点序列，可以快速鉴定物种分类地位，例如legume、木兰属、蕨类植物和松科等。
该技术可以非常方便地鉴定不同物种之间的生物形态差异，这对于物种分类、资源保护和生态研究具有重要意义。
三、种群遗传结构研究叶绿体基因组分析技术可以用于研究不同种群之间的遗传结构及基因流情况。
基于ndhF序列的植物遗传关系分析毕业论文
SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ毕业论文基于ndhF序列的植物遗传关系分析学院：生命科学学院专业：生物技术I / 42中文摘要随着分子生物学和生物信息学的快速发展, 基于各种分子数据的分析已成为植物系统学研究的主要手段, 其中以DNA序列的比较分析应用最为广泛。
植物拥有3套基因组, 按进化速率由快到慢依次为核基因组( nDNA) 、叶绿体基因组( cpDNA) 和线粒体基因组(mtDNA) (Wolfe et al. , 1987) 。
每套基因组不同区域的核苷酸进化速率不同, 为各分类阶元的系统学研究提供了丰富的变异来源。
ndhF是叶绿体功能基因，该基因共含有21个编辑位点, 且这21个位点均为部分编辑。
生物信息学分析与与其它物种比对结果表明, ndhF C290位编辑可能会影响该蛋白的正确折叠。
进一步使用单克隆酶切方法测定了不同胁迫处理对ndhF C290位编辑效率的影响。
论文基于ndhF序列对几种植物进行了遗传关系分析。
首先从GenBank数据库中筛选植物序列，所得序列利用软件进行相关分析，根据遗传距离与分子系统学分析对ndhF片段长度对比，研究并分析菊属、紫草属、狗尾草属植物的遗传关系。
关键字：ndhF，分子系统学，遗传关系分析，GenBank数据库I / 42AbstractWith the development of molecular biology and bioinformatics of rapid development, based on a variety of molecular data analysis has become the main means of plant systematics research, of which DNA comparative sequence analysis is most widely used. The plant has 3 sets of genome, according to the evolutionary rate from fast to slow in the nuclear genome, chloroplast genome ( nDNA ) ( cpDNA ) and mitochondrial genome ( mtDNA ) ( Wolfe et al.,1987). Each genome within different regions of nucleotide evolution rate, for each taxon of the system science research provides a rich source of variation.ndhF is a function of chloroplast gene, the gene contains 21 edit sites, and these 21loci are part of editing. Bioinformatics analysis and other species than the results show that, ndhF C290editors may influence the protein is correctly folded. Further use of monoclonal enzyme digestion method for the determination of the different stress treatments on ndhF C290editing efficiencyBased on the ndhF sequence of several plant performed a genetic relationship analysis. First, from the GenBank database screening plant sequences, the sequence using the software according to the correlation analysis, genetic distance and molecular phylogenetic analysis of ndhF fragment length comparison, research and analysis of genetic relationship of orchidsKey words: ndhF genetic, molecular systematics , GenBank database, relationship analysisII / 42目录中文摘要IABSTRACTII目录III第一章引言- 1 -1.1 课题背景和意义- 1 -1.2 GenBank数据库和NCBI- 1 -1.3 菊属、紫草属、狗尾草植物- 3 -1.3.1 菊属、紫草属、狗尾草属植物的概况- 3 -1.3.2 菊属、紫草属、狗尾草属植物的观赏价值- 4 -1.3.3 菊属、紫草属、狗尾草属植物的药用价值与其有效成分- 5 -1.4 DNA 序列分析在植物分子系统学研究中的应用和难题- 7 -1.4.1分子系统学- 7 -1.4.2 DNA 序列分析在植物分子系统学研究中的应用- 8 -1.4.3 DNA序列在植物分子系统学研究中的发展- 8 -1.4.3.1 由DNA单一序列分析向多序列分析发展- 8 -1.4.3.2 由常用DNA片段分析向低拷贝核基因分析发展- 9 -1.4.4 在植物分子系统学研究中常见的难题- 9 -1.4.4.1系统分析结果存在冲突- 9 -1.4.4.2 系统关系无法得到解决- 10 -1.4.5 DNA条形码- 11 -第二章实验方法- 14 -2.1 材料与方法- 14 -2.1.1主要软件- 14 -2.1.2 数据来源- 14 -2.1.3 材料- 14 -2.1.4 数据分析- 17 -第三章结果与讨论- 18 -III / 423.1 结果分析- 18 -3.1.1 ndhF序列长度和C+G百分含量- 18 -3.1.2 遗传距离分析- 18 -3.1.3 聚类分析- 20 -3.2 讨论- 20 -3.2.1 ndhF作为候选DNA条形码的优势- 20 -3.2.2通过GenBank查寻DNA条形码研究植物遗传关系的可行性- 23 -结论- 23 -参考文献- 24 -致- 26 -IV / 42第一章引言1.1 课题背景和意义菊科是菊糖完全代替了淀粉作为多聚糖贮存。
植物生理学重点
一、植物的近况和展望1. 谈一下植物生理学的发展趋势。
植物生理学是研究植物生命活动的基本规律的科学。
主要研究内容有物质代谢、能量转化、信息传递、形态建成。
殷宏章先生指出：近年来随着研究的不断深入和与其他学科的交叉渗透，植物生理学的研究，有向两端发展的趋势。
（1）一方面随着现代生物化学、生物物理学、细胞生理学的发展，特别是分子遗传学的突跃，已将一些生理的机理研究深入到分子水平，或亚分子水平，这是微观方向的发展（2）另一方面由于环境的破坏和人为的污染，人与生物圈的关系逐渐受到重视，农林生产自然生态系统的环境生理对植物生理提出了大量基本的问题，需要向宏观方面发展。
2. 植物生理学与现代农业可持续发展的关系和看法？世界面临着人口、食物、能源、环境和资源问题的挑战，解决这些问题植物生理学占有突出地位。
农业是通过绿色植物“加工”太阳能的产业，植物的生长发育既是生产过程，又是产品本身。
植物生理学是研究绿色植物生命活动规律的科学，是合理农业的基础。
农作物生产不外乎要抓好两件事，一是改造植物遗传性，二是改善栽培技术，而要做好这两件事必须基于对植物生命活动规律的认识。
高等绿色植物具有多种特殊生理功能：自养营养、全能性、“四固”能力，即固定碳素、固定氮素、分解水释放出氧气和制造氢气的能力；具有合成橡胶、香料、药物等特殊代谢物质的能力，有很强的适应性和抗逆能力等等。
深刻揭露绿色植物这些特殊本领并加以利用，可以开辟植物生产的应用新领域，提高人们驾驭自然、利用植物资源的能力，为振兴农业不断提供新方法、新途径。
应用植物生理学是植物生理学与农业现代化关系的一个缩影。
如提高光合作用效率与光呼吸问题、间作套种和合理密植、合理用水和经济用水、合理施肥和经济施肥等都是应用植物生理学研究的课题。
二．细胞生理1.细胞程序性死亡（概念）：程序性死亡(programmed cell death,PCD)，这是一种主动的、为了生物的自身发育及抵抗不良环境的需要而按照一定的程序结束细胞生命的过程特点：PCD与通常意义上的衰老死亡不同它是多细胞生物中一些细胞所采取的一种自身基因调控的主动死亡方式。
叶绿体系统发育基因组学的研究进展
叶绿体系统发育基因组学的研究进展叶绿体系统发育基因组学是通过对叶绿体基因组的研究来探究物种间的亲缘关系和进化关系的一门科学。
随着基因测序技术的不断进步，叶绿体基因组的测序成为系统发育研究的重要手段之一、下面将就叶绿体系统发育基因组学的研究进展进行详细介绍。
1. 基因组测序技术的进步：基因组测序技术的飞速发展使得叶绿体基因组的测序成为可能。
传统的Sanger测序技术费时费力，但随着高通量测序技术的出现，叶绿体基因组的测序变得更加高效。
目前已经有许多植物和其他生物的叶绿体基因组被测序完成，并且数据库中累积了大量的叶绿体基因组序列信息，为研究提供了便利。
2. 叶绿体基因组组装方法的改进：由于叶绿体基因组中存在较长的重复序列，使得组装叶绿体基因组变得困难。
然而，随着组装方法的不断改进，如基于高通量测序数据的de novo组装方法、引入叶绿体基因组特征的组装方法等，使得叶绿体基因组的组装变得更加准确和可靠。
3.叶绿体基因组在生物分类学中的应用：叶绿体基因组广泛应用于生物分类学研究中。
通过比较不同物种叶绿体基因组的序列差异，可以推断出它们之间的亲缘关系。
由于叶绿体基因组具有较高的保守性，它们在构建物种系统发育树和鉴定物种关系中具有重要作用。
4.叶绿体基因组在进化研究中的应用：叶绿体基因组还可以用于研究进化过程中的一系列问题。
通过对叶绿体基因组的测序和比较，可以了解不同物种群体的遗传多样性以及它们之间的演化关系。
此外，叶绿体基因组的测序还可以用于研究自然选择对群体中基因的影响。
5.叶绿体基因组的分析方法的改进：叶绿体基因组的测序数据需要经过一系列的分析来研究亲缘关系和进化关系。
随着分析方法的改进，如基于最大似然法的系统发育分析、基于共线性的比较基因组学等，使得叶绿体系统发育基因组学的研究变得更加准确和全面。
总的来说，叶绿体系统发育基因组学通过对叶绿体基因组的测序和分析来揭示物种间的亲缘关系和进化关系。
随着基因测序技术的不断提高和改进，叶绿体系统发育基因组学的研究也得到了长足的进展，为我们更好地理解物种的演化和进化过程提供了重要的依据。
浅析植物系统学中叶绿体基因组分析技术的应用
浅析植物系统学中叶绿体基因组分析技术的应用植物系统学是研究植物物种及其亲缘关系的学科，其研究主要基于物种的形态特征和基因信息。
其中，叶绿体基因组分析技术是植物系统学研究中最常用的分析方法之一。
本文将从叶绿体基因组的结构特点、分析方法以及应用方面对其进行浅析。
叶绿体基因组位于植物细胞的叶绿体中，具有相对保守的结构特点。
它主要由叶绿体DNA（cpDNA）组成，大小约为120-160 kb，通常含有四个rRNA基因、30-40个tRNA基因和80-90个编码基因。
叶绿体基因组以环状结构存在，内部没有外显子-内含子结构，基因之间紧密排列。
叶绿体基因组的分析方法主要包括PCR法、测序法和序列比对法。
PCR法是最常用的分析方法之一，可以采用特定引物对叶绿体基因组进行扩增，获取目标片段的DNA序列。
测序法是将扩增得到的DNA片段通过测序仪进行测序，从而得到更多的序列信息。
序列比对法则是将测序得到的序列与已知序列进行比对，以确定样品中的基因型。
叶绿体基因组分析技术在植物系统学中具有广泛的应用。
首先，它可以用于植物物种鉴定和分类。
通过比较不同物种的叶绿体基因组序列，可以确定植物之间的亲缘关系，同时也可以用于鉴定物种的真实性。
其次，叶绿体基因组分析技术还可以用于研究植物进化和群体遗传学。
通过比较不同物种的叶绿体基因组序列，可以了解不同物种之间的进化关系，揭示植物的起源和进化历史。
同时，通过比较不同个体的叶绿体基因组序列，可以了解植物群体的遗传多样性和遗传结构。
此外，叶绿体基因组分析技术还可以用于筛选植物优良基因、研究植物的抗逆性和农艺性状。
总之，叶绿体基因组分析技术在植物系统学研究中具有重要的应用价值。
通过该技术可以了解植物物种之间的亲缘关系、揭示植物的起源和进化历史、研究植物的群体遗传学以及筛选植物优良基因。
随着测序技术的不断发展，叶绿体基因组分析技术在植物系统学研究中将会发挥更重要的作用。
叶绿体基因组结构和功能的研究进展
叶绿体基因组结构和功能的研究进展叶绿体是光合作用的场所，其基因组对植物的生长发育和适应环境有着重要的影响。
在叶绿体内的基因转录和翻译过程与细胞核内的有很大的不同，叶绿体基因组结构也有一定的特点。
本篇文章将简述叶绿体基因组结构和功能的研究进展。
一、叶绿体基因组的结构叶绿体基因组又称为质体基因组，其结构在一些方面与细胞核基因组是相似的。
从结构上来看，叶绿体基因组大小在10-20万个碱基对之间，其中大约100个基因编码不同功能的蛋白质。
然而，与核基因相比，叶绿体基因组在DNA序列的复制和转录等方面有着很大的不同。
比如，叶绿体基因组的DNA串联重复序列（IR）结构是中央IR（LSC）和边缘IR（SSC）组合而成，形成了一个环形的叶绿体基因组结构。
这种结构使得叶绿体DNA的复制和转录方式与核DNA有所不同，例如DNA复制只在一个DNA末端开始，通过与另一个端呈Y型互相配对来终止；而且DNA转录产生的RNA不仅被翻译成蛋白质，还会组成RNA转移体（rRNA），与核内的情况非常不同。
二、叶绿体基因组功能的研究1.适应性进化叶绿体基因组在植物进化中扮演着重要的角色。
许多有趣的研究揭示了叶绿体基因组适应性进化的机制，揭示出哪些区域和基因在植物进化过程中受到了正或负选择的影响。
据最近的研究表明，许多叶绿体基因组基因在趋近于荒漠的环境中发生了改变。
一些基因趋于缩小或消失，而其他基因则出现了正选择的改变，以便让植物适应更加恶劣的环境条件。
2.叶绿体基因编辑的研究叶绿体基因编辑是通过基因工程手段对特定的DNA位点进行编辑，从而改变叶绿体内的特定蛋白质和RNA分子的表达和功能。
这个技术被广泛用于植物基因改良和生物学研究。
叶绿体基因编辑最早是靠通过叶绿体转化产生转基因植物实现的。
最近，一些研究者通过利用TAL型或CRISPR/Cas系统来编辑叶绿体基因组来实现属于叶绿体DNA的遗传改良。
这样的基因编辑可以改变叶绿体DNA序列和功能，从而在植物的生长发育、光合作用及对环境的适应性中起重要作用。
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一．叶绿体DNA（cpDNA）研究与植物系统学
1. 分子系统学研究中常用的标记
分子生物学技术的发展为植物育种提供了一种基于DNA变异的新型遗传标记——DNA分子标记，或简称分子标记。
与传统应用的常规遗传标记相比，分子标记具有许多明显的优点，因而已被广泛应用于现代作物遗传育种研究的各个方面，大量以前无法进行的研究目前利用分子标记手段正蓬勃开展，并取得丰硕的成果。
尤其是当分子标记技术走出实验室与常规育种紧密结合后，正在为植物的系统学研究带来一场新的变革。
目前用于植物系统进化、遗传多样性以及植物地理学研究的分子标记和方法有多种。
总体来看可以分为4类，即:（1）蛋白质标记；（2）DNA序列分析；（3）DNA指纹分析；（4）DNA构象变化与SSCP 分析[1]。
DNA序列可以直接反映物种的基因型，并记录进化过程中发生的每一个变化，含有极为丰富的进化信息。
依据DNA序列上的差异来比较植物的亲缘和演化关系，可以为植物系统与进化研究提供最直接的证据。
当前用于研究的DNA序列主要分为两大类:叶绿体基因组（Chloroplast DNA，cpDNA）和核基因组（nuclear DNA，nDNA）本文采用的是叶绿体DNA（cpDNA）序列分析，故在此主要接介绍cpDNA序列分析。
2.cpDNA
叶绿体基因组（cpDNA）占植物总基因组DNA的10-20%，为双链
闭环结构，一般为120-220kb（多在120-160kb之间），被2个长约22-25kb的反向重复序列（IR）分成大拷贝区（LSc）和小两个单拷贝区（SSC）。
在过去二十年里，.植物系统学家们依据叶绿体DNA序列进行了大量的系统发育分析[2]。
因为cpDNA具有一下优势：第一，叶绿体基因组在植物细胞中虽为多拷贝，但其序列都是一样的，便于操作[3];第二，叶绿体基因组是单亲遗传的，不存在核基因中出现的基因重组等问题；第三，由于叶绿体基因组序列的保守性，扩增叶绿体片段的引物是通用的；第四，非编码区的叶绿体DNA具有更多的信息位点，且测序的工作量不大，更适合于低等级类群的系统发育研究。
尽管叶绿体基因在系统发育研究中有众多优点，但仍然存在不少缺点限制其使用[4]首先，相对缓慢的进化速率使得叶绿体基因序列在系统发育研究应用中局限于较高等级的类群；其次，由于是单亲遗传（在被子植物中是母系遗传），叶绿体DNA序列只能够推断杂交物种形成中的母系来源，比较适合于低等级类群的系统发育研究。
如Araujol等（2003）利用2个叶绿体片段研究柑橘亚科12个属的系统进化关系[5]。
Makarevitch等〔2003）使用cpDNA（trnL和trnL-trnF基因间隔区）和RAPDs对22种俄罗斯莺尾进行研究，认为其中16个种来自亚属Subgen.Limniris下亚组sect.Limniri[6]。
目前常用的片段有两种类型，即叶绿体基因的编码区和非编码区。
由于进化速率不同，两种片段分别用于解决不同的系统学问题。
2.1.cpDNA编码区基因
1）rbcL
rbeL基因编码1，5—二磷酸核酮羧化酶/氧化酶大亚基，该酶催化光合作用中CO2的固定，由于该酶的重要性使成为研究的重点对象。
rbcL基因在不同植物类群中的进化速率有着较大的差异，总体来说是比较保守的，主要用于远缘属间及科或科以上水平的系统重建。
由于rbcL基因的结构、功能、进化速率特点，使其已经成为植物分子系统学较高等级间的关系研究中应用最普遍的基因之一。
Chase（l993）利用rbcL基因构建了种子植物的系统关系[7];APG （1998，2003）也主要是基于rbcL基因构建的[8]。
Anderson（2005）利用rbcL基因对真双子叶（eudicots）的基本类群进行了分歧年代的估计，显示了该片段在系统学研究中的价值[9]。
姬生国等（2008）利用叶绿体rbcL基因和psbA-trnH基因间区序列探讨石杉科植物的系统位置及石杉科部的分类关系[10]。
2）matK
matK基因位于叶绿体trnK基因的含子中，长约1550bp，是叶绿体基因组编码基因中进化较快的基因之一，大量用于科、属间、甚至种间的研究（Matsumoto et al., 1998; Conti et al., 1999; Xiang et al. 2002; Steane et al., 2003）[11] [12] [13] [14]。
matK基因的进化速率约是rbcL基因的2~3倍。
由于matK与rbcL基因不一样，其序列的变异比较均一[15]（Jolmson&Soltis，1999），构树时不必加权就可得到可信的系统发育树。
Hilu（1997）对matK基因的进化速率、模
式、碱基替代的类型进行了研究，阐明了matK在科以上水平的应用[16]；他的研究还发现其3'端的序列对系统发育研究更有用;且当信息位点达到100个时，系统树拥有稳定的拓扑结构。
利用matK基因，Steaneetal.（2003）研究了Casu耐anaceae 科4属间、76种间的关系[17]；Meng（2002）探讨了Saururaceae科属、种间的关系，表明了该片段的重要意义[18]。
Wilson（2004）利用matK基因和trnK含子分析了46种莺尾属植物,其包含了所有的亚属和组,除了组Regelia、Brevituba和Manolepis[19]。
除rbcL、matK基因外，atpB、nahF、rpll6等多个叶绿体基因或片段都得到了广泛的应用。
2.2cpDNA非编码区序列
叶绿体基因的非编码区受到的选择压力小,其进化速率要比编码区快,常可用于较低分类阶元的系统学分析[20]（Shaw et al.,2005）。
1)trnL-F
trnL-F非编码区由靠的比较近的两个非编码区,即trnL含子和trnL与trnF的基因间隔区构成[21]（Taberietetal,1991）,但是在实际的操作过程中,常把两个非编码区与其中间的trnL基因编码区作为一个整体片段）称为trnL-F非编码区来分析[22][23]（Yi et al.,2004;应娟等,2004）trnL-F非编码区可用于探讨属间或亚属间[24]（Wang&Liu, 2004）及种间[25]（Stappen, 1999）的关系。
卫国等人（2002）对21种植物的cpDNA trnL-F间隔区序列的同源性进行了比较,探讨了桑树的起源和进化[26]。
文蘅等人（2001）利用
该序列讨论了双参属的归属问题[27]。
洁等人（2004）成功地利用该序列将花椒与胡椒属、山胡椒属、吴茱萸属等花椒的混淆品成功地进行了分子甄别[28]。
2)atpB-rbcL
atpB-rbcL基因间隔区长约800~900pb[29](Chiang et al. 1998)，其进化速率较trnL-F非编码区慢，己用于科间、族间或属间关系的研究[30][31](Wissemann & Ritz, 2005 田欣和德铢, 2002)；也可用于居群遗传学中[29][32](Chiangetal., 1998; Su et al., 2005)。
3)psbA-trnH
psbA-trnH片段是位于叶绿体DNA基因组上psbA基因和trnH基因之间的一段非编码序列,长约300 bp,其进化速率在大大快于matK 基因,但稍慢于ITS,可用于植物组间及种间的系统发育研究[30](田欣和德铢, 2002）。
华钦等人(2006),利用psbA-trnH片段在一定程度上准确区分了不同薯蓣的混淆品，为3种国产中药薯蓣的分子标记鉴别提供了依据
[33]；建萍等人(2010)将该序列作为条形码来鉴定肉苁蓉及其混淆品
[34]。
4)其他非编码区序列
常用到的非编码区还有rpL16，trnT-trnF等，其中rpL16被认为是叶绿体基因组中进化最快的含子，常用于较低阶元的系统研究；而trnT-trnF可以很好解决高分类阶元，如被子植物基本类群之间系统关系的分析[35](Borschetal.,2003)，也可用于属间[36](Levin et
al.,2005)、种间[37](Hamzeh,2004)关系的分析。