叶绿体是植物进行光合作用和能量转化的重要细胞器。叶绿体细胞内具有自主遗传信息，属于母系遗传。与核基因相比，叶绿体基因比核基因小，便于克隆与遗传操作；具有多拷贝，可高效表达目的基因；外源基因可以定点整合，无位置效应和基因沉默现象；母系遗传使得后代安全性好，可避免基因外漏产生基因污染。此外，叶绿体基因组具有适中的核苷酸置换率，编码区和非编码区进化速率不同使其适用于不同分类阶元的进化研究。叶绿体基因组研究对叶绿体基因工程、优良品种选育、分子标记开发及系统发育关系的研究具有重要价值。叶绿体全基因组序列的获得是叶绿体基因组研究的前提，而提取足量和高纯度的叶绿体DNA是进行叶绿体基因组研究的基础。本文以荷花玉兰为例，建立了药用植物叶绿体基因组序列获得及数据分析的流程，包括叶绿体基因组提取、测序、拼接与注释、序列分析及进化树的构建。其中，通过改良的蔗糖密度梯度离心方法，得到了高纯度、高质量并符合测序要求的叶绿体DNA。拼接注释方面，总结了本实验的常用方法，包括有参考序列和无参考序列两种条件下各自的拼接注释方法。序列分析方面，对荷花玉兰及其近缘物种IR区边界的收缩与扩展进行探讨，为阐明叶绿体基因结构变化规律提供信息。SSR分析能够为叶绿体基因组分子标记的进一步研究奠定基础。进化分析是叶绿体基因组研究的重要应用。基于叶绿体基因组数据的系统发育研究可应用于较低的分类阶元的系统关系研究。叶绿体基因组之间的比较研究还有利于发现适用于该物种鉴定的cpDNA片段，为基于cpDNA的条形码鉴定研究奠定了基础。荷花玉兰为重要的药用植物。本文以荷花玉兰为研究对象，进行叶绿体全基因组测序，解析了其基因组结构，并与近缘物种基因组进行了比较分析。结果表明，荷花玉兰的基因种类、数目以及GC含量等与其他同科属物种相类似，叶绿体基因组的大小及IR区边界的变化与ycf1的长度密切相关。采用66个共有蛋白编码基因构建系统发育树，阐明了荷花玉兰在被子植物中的进化位置。该研究对抗逆性优良品种培育、叶绿体基因组工程、物种分子标记开发及系统发育关系的研究具有重要价值。