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叶绿体具有独立基因组。被认为是内共生起源的细胞器。叶绿体基因组是多拷贝的，具有比较保守的环状结构，但也存在着一些例外。叶绿体基因组主要用于编码与光合作用密切相关的一些蛋白和一些核糖体蛋白。由核基因编码的叶绿体蛋白质在胞质中先形成分子量较大的前体蛋白，而后跨过叶绿体膜，使叶绿体完成生理功能。叶绿体基因表达调控是在不同水平上进行的，光和细胞分裂素对叶绿体基因的表达也起着重要的调节作用。