茶樹‘大面白’線粒體基因組結構特征及其密碼子偏好性分析

摘要：茶樹‘大面白’（Camellia sinensis cv. ‘Damianbai’）是上饒市廣信區自主培育的國家級品種，其線粒體基因組結構特征及密碼子偏好性尚不清楚。以‘大面白’為試驗材料，采用高通量測序技術對其線粒體全基因組進行測序、組裝、注釋，采用生物信息學軟件對其線粒體基因組的結構特征和密碼子偏好性進行分析。結果表明，‘大面白’線粒體基因組全長886 354 bp，結構為完整單環狀分子，GC含量為45.76%；共注釋到78個功能基因，包括41個蛋白質編碼基因，33個tRNA基因，4個rRNA基因；共檢測到59個SSR（主要為A/T單核苷酸重復）和100個Long repeat（主要為正向重復和回文重復）?！竺姘住€粒體基因組密碼子偏好性較弱，密碼子偏好以A/U結尾，密碼子使用偏好性主要受自然選擇的影響，受內部突變壓力的影響??；‘大面白’線粒體基因組的最優密碼子為14個（AAU、GAU、CAU、UUU、AUU、GCU、GGA、ACU、GUU、CGA、UUA、UUG、UCA、UCU）。11個近緣物種的線粒體基因組在基因區與‘大面白’線粒體基因組具有高度同源性；‘大面白’線粒體基因組與‘凌云白毫’（ON782577）線粒體基因組的共線性最高，兩者的基因排列順序基本一致；‘大面白’線粒體基因組與其葉綠體基因組之間具有62個高度同源性的基因片段；‘大面白’與‘凌云白毫’單獨聚成一小分支，兩者親緣關系較近。本研究分析了‘大面白’線粒體基因組序列特征及系統發育進化關系，為加強‘大面白’種質鑒定及其資源多樣性的開發利用提供了參考依據。

關鍵詞：‘大面白’；線粒體基因組；結構特征；密碼子偏好性

中圖分類號：S571.1；Q52" " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " 文章編號：1000-369X（2025）01-0061-18

Analysis of the Structural Characteristics and Codon Usage Biase of the Mitochondrial Genome in

Tea Cultivar ‘Damianbai’

YIN Minghua1，2， ZHANG Mutong1， XU Zilin1， OUYANG Qian1， WANG Meixuan1， LI Wenting1

1. College of Life Sciences， Shangrao Normal University， Shangrao 334001， China;

2. Key Laboratory of Protection and Utilization of Medicinal and Edible Plant Resources in Shangrao， Shangrao 334001， China

Abstract： Camellia sinensis cv. ‘Damianbai’ is a national cultivar in Guangxin District， Shangrao. Its mitochondrial genome structure and codon preference are still unclear. Using ‘Damianbai’ as the experimental material， high-throughput sequencing technology was used to sequence， assemble， and annotate the entire mitochondrial genome of ‘Damianbai’. Bioinformatics software was used to analyze the structural characteristics and codon preferences of its mitochondrial genome. The results show that the mitochondrial genome of ‘Damianbai’ was 886 354 bp in length， with a complete single circular molecule structure and a GC content of 45.76%. A total of 78 functional genes were annotated in the mitochondrial genome of ‘Damianbai’， including 41 protein-coding genes， 33 tRNA genes and 4 rRNA genes. A total of 59 SSRs （mainly A/T single nucleotide repeats） and 100 Long repeats （mainly positive and palindromic repeats） were detected in the mitochondrial genome of ‘Damianbai’. The codon bias of the mitochondrial genome in ‘Damianbai’ is relatively weak， with a preference for codons ending in A or U. The codon usage bias of the mitochondrial genome of ‘Damianbai’ is mainly influenced by natural selection， and is less affected by internal mutation pressure. The optimal codons for the mitochondrial genome of ‘Damianbai’ are 14 （AAU， GAU， CAU， UUU， AUU， GCU， GGA， ACU， GUU， CGA， UUA， UUG， UCA， UCU）. The mitochondrial genomes of 11 closely related species exhibit high homology with the mitochondrial genome of ‘Damianbai’ in the gene region. The mitochondrial genomes of ‘Damianbai’ and ‘Lingyunbaihao’ （ON782577） have the highest collinearity， and their gene arrangement orders are basically the same. There are 62 highly homologous gene fragments between the mitochondrial genome and chloroplast genome of ‘Damianbai’. ‘Damianbai’ and ‘Lingyunbaihao’ belong to a small branch separately， indicating they are closely related. This study analyzed the mitochondrial genome sequence characteristics and phylogenetic relationships of ‘Damianbai’， providing a reference for strengthening the identification of ‘Damianbai’ germplasm and the development and utilization of its resource diversity.

Keywords： Camellia sinensis cv. ‘Damianbai’， mitochondrial genome， structural features， codon usage biase

茶樹（Camellia sinensis）為山茶科山茶屬多年生植物，是重要的經濟作物。茶葉中含有茶多酚、咖啡堿、茶氨酸、茶多糖等多種活性物質，具有抗氧化、降血糖、防癌抗癌、增強免疫力等功效[1-2]。茶樹種質資源是茶樹新品種選育的基礎，育種工作者可以借助現代生物技術在種質資源的基礎上加快茶樹的育種進程[3]。目前，隨著茶樹品種的應用和推廣，由于對一些特有茶樹地方種質資源的農藝性狀、基因組成等信息缺乏認識，導致部分具有特異性狀和功能成分的茶樹地方種質資源逐漸丟失，嚴重影響了茶樹遺傳多樣性的保護及特異種質資源的挖掘和創新[4]?！竺姘住–. sinensis cv. ‘Damianbai’）原產于江西省上饒市上瀘鄉洪水坑，1985年全國農作物品種審定委員會認定‘大面白’為國家級品種（編號：GS13018-1985）[5]?！竺姘住闹仓旮叽?，樹姿開張，分枝稀疏，葉片下垂，葉色綠，葉面隆，葉齒粗，葉身內折，葉質薄軟，葉背白毫多，故名‘大面白’，屬于不抗寒茶樹品種，常用于制作綠茶、紅茶和烏龍茶[6]。

線粒體是廣泛存在于真核生物的雙層膜半自主細胞器，是真核細胞呼吸作用和能量轉換的重要場所[7]，主要參與調控細胞生長、分裂、凋亡和某些化合物的合成、分解等關鍵代謝過程，具有半自主特性，擁有獨立的遺傳物質和調控機制，對細胞的能量代謝至關重要，是研究真核生物進化、遺傳多樣性以及品種鑒定和新品種選育的重要工具[8]。植物線粒體基因組一般為環狀雙鏈DNA，大小在數千堿基對至幾百萬堿基對之間[9]，富含重復序列和RNA編輯位點，這些重復序列可以導致線粒體基因組的結構重排，形成基因嵌合體，這些嵌合體的產生可以使線粒體基因組成為植物雄性不育（Cytoplasmic male sterility，CMS）因子的載體，從而影響植物的生存[10]。對于大多數高等植物來說，核基因組是親代遺傳，而葉綠體基因組和線粒體基因組是母系遺傳，從而消除了父系的影響，降低了遺傳研究的難度，有利于通過線粒體基因組來推斷種內或種間系統發育關系[11]。目前，對山茶屬植物的研究主要集中在根系真菌[12]、病毒病害[13]、形態結構解剖[14]、系統發育[15]、品種鑒定[16]和葉綠體基因組[17]等方面，對山茶屬植物線粒體基因組的研究也有較多報道[18-20]。Li等[18]對‘城步峒茶’的線粒體基因組進行了研究，發現‘城步峒茶’和‘細連茶1號’線粒體基因組結構十分相似，且均發生了基因重排。Zhang等[19]對‘云抗10號’的葉綠體和線粒體基因組進行了分析，發現與葉綠體基因組相比，‘云抗10號’線粒體基因組具有豐富的重復序列。Liu等[20]對金花茶（Camellia nitidissima）線粒體基因組進行了測序，發現在系統發育樹中，金花茶與山茶科、夾竹桃科、茄科和菊科聚為一支，尤其與山茶屬植物關系密切。目前對‘大面白’線粒體基因組的研究尚未見報道。本研究利用高通量測序技術對‘大面白’線粒體基因組進行測序組裝，對線粒體基因組圖譜和序列特征進行表征，分析密碼子使用的偏好性，并對其進行全基因組共線性比對、基因組共線性和重排分析以及細胞器基因組基因水平轉移分析，明確‘大面白’在山茶屬植物系統發育中的位置。旨在為‘大面白’物種鑒定、遺傳多樣性分析以及分子育種等研究提供理論基礎，為山茶屬植物的系統發育研究提供更豐富的線粒體基因組數據。

1 材料與方法

1.1 材料

‘大面白’地栽苗由江西茗龍實業集團有限公司的‘大面白’種植基地提供。采摘生長旺盛的新鮮幼嫩葉片，洗凈泥沙，用無菌水進行處理后，放入﹣80 ℃超低溫冰箱保存備用。

1.2 方法

1.2.1 DNA提取和測序

采用改良的CTAB法[21]提取組織總DNA。分別采用華大生物BGISEQ-500測序平臺和華大生物PromethION納米孔測序儀進行二代測序和三代測序。二代測序試驗流程包括樣品質量檢測、文庫構建、文庫質量檢測和文庫BGISEQ-500平臺測序等。三代測序試驗流程包括Blue Pippin全自動核酸回收系統篩選大片段DNA，文庫構建（SQK-LSK109連接試劑盒），每個文庫取Blue Pippin篩選后約1 μg的DNA進行損傷修復，磁珠法純化回收修復的DNA后用Qubit熒光計（ThermoFisher Scientific）測定濃度并計算回收率，用試劑盒自帶的測序接頭進行DNA與接頭的連接以使每個DNA片段均帶有可被識別的特異接頭序列，磁珠法純化連接后的樣品DNA，用Qubit熒光計測定濃度并計算回收率，文庫上機測序。

1.2.2 線粒體全基因組的組裝、注釋、特征分析和密碼子使用偏好性分析

使用minimap2軟件[22]將三代測序reads比對到NCBI Citrus屬所有線粒體基因組數據，提取比對長度大于5 000 bp的reads用于后續組裝；使用bowtie2軟件[23]將二代測序reads比對廣州佰數生物科技有限公司自建的線粒體基因組數據庫，將比對上的reads用于后續組裝；使用Unicycler version：v0.4.8組裝軟件[24]將上述提取到的線粒體候選三代和二代reads用于線粒體基因組組裝。使用GeSeq軟件[25]進行線粒體注釋，并利用geneious prime軟件[26]對注釋結果進行手動矯正。使用OGDRAW軟件[27]制作線粒體基因組圖譜。使用MISA（MIcroSAtellite identification tool）軟件[28]進行SSR的分析。利用REPuter軟件[29]對各種類型重復進行有效性和完整性檢測以及重要性評估。采用Sharp等[30]的方法進行相對同義密碼子使用度（Relative synonymous codon usage，RSCU）統計和分析。參考文獻[31-33]的方法對‘大面白’（PP770440）及其11個近緣種[金花茶（ON645224）、印度茶（MH376284）、‘大紅袍’（PP212895）、‘凌云白毫’（ON782577）、‘肉桂’（PP212896）、‘城步峒茶’（OL989850）、‘西蓮1號’（OM809792）、紫莖（OQ948158）、浙江紅山茶（PP190481）、博白大果油茶（OP270590）、大苞山茶（PP203036）]進行密碼子偏好性分析。采用LASTZ version 1.02.00軟件[34]、PhyloSuite軟件[35]、Mauve軟件[36]、blast軟件[37]分別對‘大面白’及其11個近緣種進行全基因共線性比對、多基因聯合建樹、線粒體共線性和重排圖繪制、線粒體基因組和葉綠體基因組的全基因同源檢測。‘大面白’線粒體基因組序列提交至NCBI（https：//www.ncbi.nlm.nih.gov），登錄號為PP770440。

2 結果與分析

2.1 ‘大面白’線粒體基因組的測序數據產出統計

‘大面白’葉片總堿基數為8 133 454 200 bp，Q20堿基數目和比例分別為7 987 758 194 bp和98.208 7%，而Q30堿基數目和比例分別為7 648 887 471 bp和94.042 3%，GC含量比例為39.146 6%。綜上可知，‘大面白’葉片的測序質量較高，可以用于后續‘大面白’線粒體基因組的組裝和注釋。

2.2 ‘大面白’線粒體基因組的基因組成

‘大面白’線粒體基因組共注釋到78個功能基因（表1），包括41個蛋白質編碼基因（Protein-coding gene，PCG），33個轉運RNA（Transfer RNA，tRNA）基因，4個核糖體RNA（Ribosomal RNA，rRNA）基因，無假基因。trnA-TGC、trnT-TGT（2個拷貝）、rps3、ccmFc、nad2具有5個外顯子，nad4、rpl2、nad5、nad1具有2個外顯子?！竺姘住€粒體基因組78個功能基因通過GO注釋可以將其歸類劃分3類（圖1），即細胞成分（Cellular component）、分子功能（Molecular function）和生物過程（Biological process）。

2.3 ‘大面白’線粒體基因組的基本結構

‘大面白’線粒體基因組全長886 354 bp，結構為完整單環狀分子（圖2）。A含量為27.04%，T含量為27.20%，C含量為22.93%，G含量為22.83%，GC含量為45.76%。

2.4 ‘大面白’線粒體基因組SSR和Long repeat分析

‘大面白’線粒體基因組共檢測到59個SSR（表2），單核苷酸重復占主導地位，占總數的54.24%（32個），二核苷酸重復、三核苷酸重復、四核苷酸重復分別為22個、4個、1個。在單核苷酸SSR中，A/T重復占比最高（49.15%），在二核苷酸重復中，AT/AT堿基的重復比例最高（18.64%）?！竺姘住€粒體基因組共檢測到100個Long repeat，包括正向重復和回文重復，其中正向重復（30～82 bp）57個，回文重復（30～26 080 bp）43個。分散重復一般包括正向重復、反向重復和互補重復3種類型。‘大面白’線粒體基因組分散重復只有正向重復。

2.5 ‘大面白’線粒體基因組密碼子使用偏好性分析

2.5.1 同義密碼子的偏好性分析

‘大面白’及其11個近緣種線粒體基因組蛋白質編碼序列（Coding sequence，CDS）密碼子3個位置GC含量的平均值為42.48%，GC1、GC2、GC3的平均值分別為47.19%、43.33%、36.91%，3個位置GC含量的變化趨勢為GC1＞GC2＞GC3（圖3）；‘大面白’線粒體基因組41個CDS密碼子的有效密碼子數（ENC）介于33.782～61.000，平均值為53.17，42個基因的ENC＞35，1個基因的ENC＜35，密碼子偏好性較弱；‘大面白’11個近緣種線粒體基因組CDS密碼子的ENC介于31.257～61.000，平均值為52.81。在‘大面白’11個近緣種線粒體基因組中，有425個基因的ENC＞35，13個基因的ENC＜35，密碼子偏好性同樣較弱?！竺姘住€粒體基因組CDS中共有32個RSCU＞1的密碼子，在這32個密碼子中，除ACC、AUG、UCC、UGG、UUG外，其余都以A/U結尾（圖4）；‘大面白’11個近緣種線粒體基因組CDS中共有345個RSCU＞1的密碼子，在這345個密碼子中，除UGG、UUG、AUG、UCC、ACC外，其余也均以A/U結尾，同樣偏好以A/U結尾（圖4）。

2.5.2 中性繪圖分析（GC3-GC12分析）

‘大面白’及其11個近緣種線粒體基因的GC3含量在23.93%～58.59%，GC12含量在26.14%～57.84%，二者絕大多數沿對角線上方分布（圖5）?！竺姘住捌?1個近緣種GC3和GC12的相關系數r=0.009～0.211（R2=0.000～0.136），其中‘大面白’和紫莖的GC12與GC3的R2為0，說明‘大面白’和紫莖的GC12與GC3無直線相關關系，表明定向突變壓力在整體密碼子組成上沒有發揮重要作用；‘大面白’及其11個近緣種GC3和GC12的相關系回歸系數為0.009～0.211，內部突變貢獻率僅0.9%～21.1%，自然選擇貢獻率為78.9%～99.1%，表明‘大面白’及其11個近緣種線粒體基因組密碼子使用偏好性主要受自然選擇的影響，受內部突變壓力的影響小。

2.5.3 ENC-plot分析

‘大面白’及其11個近緣種線粒體的基因組具有479個基因，其中有465個基因的ENC＞35，主要集中在50～60，大部分基因位于標準曲線的下方（圖6），表明在‘大面白’及其11個近緣種線粒體基因組479個基因中，絕大多數基因ENC的實際值與預期值存在較大差異，且‘大面白’及其11個近緣種線粒體基因組479個基因的GC3值分布較為集中，可見自然選擇是影響‘大面白’及其11個近緣種線粒體基因組密碼子使用偏好性的重要原因，密碼子使用偏好性受內部突變的影響較小。

2.5.4 PR2-plot分析

從G3/GC3軸看，‘大面白’及其11個近緣種線粒體基因組絕大多數基因分布于PR2-plot圖的下方（圖7），說明存在C3＞G3現象。從A3/AU3軸看，‘大面白’及其11個近緣種線粒體基因組絕大多數基因分布于PR2-plot圖的左邊（圖7），說明存在A3＞T3現象。密碼子使用偏好性只受內部突變影響時，"應C3=G3和A3=T3，說明‘大面白’及其11個近緣種線粒體基因組密碼子使用偏好性受內部突變和自然選擇的雙重影響，其中自然選擇對密碼子使用偏好性的影響更大。

2.5.5 最優密碼子確定

RSCU是指對于某一特定的密碼子在編碼對應氨基酸的同義密碼子間的相對概率。ΔRSCU是指RSCU高表達與RSCU低表達的差值。根據RSCU＞1且ΔRSCU≥0.08的原則，篩選‘大面白’線粒體基因組的最優密碼子（表3）。結果表明，‘大面白’線粒體基因組的最優密碼子為14個且多以A/U結尾，即AAU、GAU、CAU、UUU、AUU、GCU、GGA、ACU、GUU、CGA、UUA、UUG、UCA、UCU。

2.6 Lastz全基因組共線性比對

對‘大面白’及其11個近緣種線粒體基因組進行全基因共線性比對（圖8）。以‘大面白’線粒體基因組（PP770440）為參考，將11個近緣種的線粒體的基因組與其進行比對（其中藍色為正向共線性，紅色為反向共線性），以檢測‘大面白’及其11個近緣種線粒體基因組的共線性區段。結果表明，11個近緣物種的線粒體基因組在基因區與‘大面白’線粒體基因組具有高度同源性。

2.7 基因組共線性和重排分析

以‘大面白’的線粒體基因組（PP770440）作為參照，與11個近緣種線粒體基因組進行共線性和重排分析（圖9）。結果表明，‘大面白’的線粒體基因組與‘凌云白毫’線粒體基因組（ON782577）的共線性最高，兩者的基因排列順序基本一致，表明‘大面白’與‘凌云白毫’的親緣關系較近，而與其他幾個物種相似度相對較遠?？傮w來看，‘大面白’及其11個近緣種線粒體基因組間的相似度較高，表明線粒體基因組較為保守。

2.8 細胞器基因組基因水平轉移分析

為了研究‘大面白’線粒體和葉綠體內部的基因水平轉移，進行其線粒體基因組和葉綠體基因組之間的全基因同源檢測（圖10），最終從其線粒體和葉綠體基因組中獲得62個高度同源的基因片段，表明‘大面白’線粒體和葉綠體內部存在基因水平轉移的現象，遷移基因大多數為tRNA，且大多數tRNA基因在遷移過程中的序列信息并沒有發生較大的變化，tRNA基因比rRNA基因在遷移過程中更為保守，線粒體中的ccmC基因是由葉綠體中的tRNA遷移轉變而來的（表4）。

2.9 系統發育分析

基于‘大面白’及其10個山茶科山茶屬近緣種和1個山茶科紫莖屬外群種線粒體基因組構建的系統發育樹表明（圖11），‘大面白’與金花茶、印度茶、‘大紅袍’和‘凌云白毫’聚在1個分支，其中‘大面白’又與‘凌云白毫’單獨聚在1個小分支，說明‘大面白’與‘凌云白毫’親緣關系較近。

3 討論

植物線粒體基因組的結構特征較為復雜，有單環狀、線性、多環等多種構象，且隨著植物物種的不同，其線粒體基因組的大小和存在形式也存在差異[38]。不同物種的線粒體基因組變化較大，存在重組頻繁、水平基因遷移等現象[39]。因此，與葉綠體基因組相比，線粒體基因組拼接難度更大，研究難點更多，構象容易發生動態變化，目前關于高等植物線粒體的研究還比較缺乏。本研究結果表明，‘大面白’線粒體基因組全長為886 354 bp，符合植物線粒體基因組的大小特征，結構呈現為完整單環狀分子，GC含量為45.76%，在rRNA基因中最高，這個結果與其他山茶屬物種線粒體基因組的研究結果一致[18-20]?！竺姘住€粒體基因組堿基組成呈AT偏好，AT含量在54.24%，可能與山茶屬線粒體基因組中富含AT堿基的編碼控制區比例較高有關[18-20]。研究表明，植物線粒體基因組存在大量的重復序列，這些重復序列是分子間重組的關鍵位點[11]。本研究結果表明，山茶屬植物線粒體基因組存在大量SSR和Long repeat，在單核苷酸SSR中，A/T重復占比最高，在Long repeat中，正向重復和回文重復占比較高，這與其他高等植物如李屬植物[11]、桑屬植物[40]等的線粒體基因組中的研究結果一致，可能在高等植物線粒體基因組中正向重復和回文重復較為普遍。

在細胞核和細胞器的基因編碼中，植物會傾向于選擇某些特定的密碼子，即核基因組和細胞器基因組會存在一定的密碼子使用偏好性[8]。解析核基因組和細胞器基因組的密碼子使用偏好性，可以了解基因的調控和進化過程[41]。不同基因組、基因之間以及同一基因的密碼子使用偏好性均會存在差異，而且同一物種的核基因組和細胞器基因組的密碼子使用偏好性也存在較大差別[42]。單子葉植物核基因編碼區的密碼子偏好以C/G結尾，而雙子葉植物核基因編碼區的密碼子偏好以A/U結尾，細胞器基因組如葉綠體基因組和線粒體基因組的密碼子更傾向于以A/U結尾[43]。本研究結果顯示，‘大面白’及其11個近緣種線粒體基因組CDS密碼子的偏好性較弱，其絕大多數密碼子以A/U結尾，這與‘大面白’及其16個近緣種葉綠體基因組[5]的研究結果相同，也與‘城步峒茶’[18]、‘云抗10號’[19]和金花茶[20]線粒體基因組的研究結果一致。

研究表明，植物線粒體基因組密碼子的偏好性一般是以內部突變或自然選擇作為主要的驅動力，同時還受到其他多種因素的影響[9]。在研究密碼子使用偏好的成因時，中性繪圖分析（GC3-GC12分析）是一種重要的分析工具，通過中性繪圖分析可以揭示自然選擇和突變壓力對密碼子使用偏好性的影響[11]。本研究結果表明，‘大面白’及其11個近緣種線粒體基因組密碼子使用偏好性主要受自然選擇的影響，而受內部突變壓力的影響小。為了進一步說明同義密碼子使用偏好性，對‘大面白’及其11個近緣種線粒體基因組的密碼子使用偏好性進行ENC-plot分析，發現大部分基因位于標準曲線的下方，ENC的實際值與預期值存在較大差異，且GC3值分布集中，表明這些基因的密碼子偏好性主要受自然選擇的制約，內部突變的作用次之。在‘大面白’及其11個近緣種線粒體基因組密碼子的PR2-plot分析中，發現存在C3＞G3和A3＞T3現象，說明在形成‘大面白’及其11個近緣種線粒體基因組的密碼子使用偏好性時，除了受到自然選擇的影響外，還受到內部突變及其他因素的影響。究其原因，可能是由于‘大面白’的野生種、半野生種和栽培種的生長環境較為穩定，栽培區的管理模式日趨生態化，‘大面白’線粒體基因組的密碼子偏好性受人工選擇、基因突變等影響較小，導致其線粒體基因組的密碼子偏好性較弱[5]?！竺姘住墙涍^長期人工栽培馴化而成的品種，其線粒體基因組的密碼子偏好性可能是由基因突變和自然選擇共同發揮作用，但自然選擇的作用是主要的[5]。

植物線粒體基因組可以發生結構重排，會造成大量基因丟失或獲得，這種現象與細胞器基因組基因水平轉移等有關[44]?；騺G失或獲得以及頻繁的結構重排是植物線粒體基因組所具有的兩大特征，基因水平轉移可以從葉綠體或線粒體基因組遷移到核基因組，也可以從葉綠體向線粒體基因組進行遷移，基因水平轉移不僅具有基因和插入位點選擇性，而且具有偏好性[45]。被子植物線粒體基因組在結構水平上分化迅速，即使在近緣種間也會表現出共線性的喪失[46]?！竺姘住捌?1個近緣種線粒體基因組的共線性分析結果也體現了這一特點，其線粒體基因組的結構變異較大，共線性程度低，重組率較高，這與7種茄科植物線粒體基因組[47]的共線性分析結果一致。本研究發現了nad5、atp9、cox2、rps3、trnA-TGC、trnI-GAT、rrn18、trnV-GAC和ccmFN等基因在‘大面白’線粒體基因組與其近緣種線粒體基因組之間重新排列，其線粒體基因組具有極其復雜的變異，有可能導致雜交和復制。這些發現與之前Li等[18]研究一致，表明植物線粒體基因組存在廣泛的多樣性和重排。此外，植物線粒體基因組中的基因順序差異很大，線粒體DNA的結構可用于追蹤不同物種之間的共同祖先[18]。

為了進一步揭示‘大面白’在山茶屬種間的親緣關系，本研究利用‘大面白’及其10個山茶科山茶屬近緣種和1個山茶科紫莖屬外群種的線粒體基因組構建了系統發育樹。結果表明，‘大面白’與金花茶、印度茶、‘大紅袍’‘凌云白毫’聚在一個分支，在這個分支中，‘大面白’又與‘凌云白毫’單獨聚在一小分支，說明‘大面白’與‘凌云白毫’親緣關系較近。目前針對山茶屬植物線粒體基因組的相關研究極少，以后需要加大對山茶屬植物類群線粒體基因組的探討，尋找更廣泛的密碼子偏好規律，為揭示山茶屬植物類群的系統發育關系、理解山茶屬植物類群的進化歷程等提供更直接的證據。

參考文獻

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