对杜鹃花科（Ericaceae）植物Gaultheria的线粒体基因组进行比较分析，有助于了解它们如何适应高海拔环境

时间：2026年5月15日

来源：BMC Plant Biology

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摘要背景Gaultheria 是最具药用价值的物种之一，其对不同栖息地和海拔高度的适应能力各不相同。然而，由于基因组研究的匮乏（目前仅有一个核基因组草图和少数完整的质体基因组），我们从线粒体角度对其进化特征的理解受到了显著限制，这也阻碍了比较基因组学的进一步研究。为了阐明该属细胞

摘要

背景

Gaultheria 是最具药用价值的物种之一，其对不同栖息地和海拔高度的适应能力各不相同。然而，由于基因组研究的匮乏（目前仅有一个核基因组草图和少数完整的质体基因组），我们从线粒体角度对其进化特征的理解受到了显著限制，这也阻碍了比较基因组学的进一步研究。为了阐明该属细胞器基因组的结构特征、变异及适应性进化，我们首先组装并比较了两种代表性物种的线粒体基因组：一种是分布于高海拔地区（3700至4800米）的 G. prostrata（Gpr），另一种是分布于较低海拔地区（200至2900米）的 G. crenulata（Gcr），同时参考了来自杜鹃花目（Ericales）的16个已知的线粒体基因组。

结果

本研究首次对 Gpr 和 Gcr 的线粒体基因组以及 Gpr 的质体基因组进行了测序和组装。Gpr 和 Gcr 线粒体基因组的大小和GC含量分别为：703,983 bp 和 45.20%、831,994 bp 和 45.35%、192,038 bp 和 36.61%。Gpr 和 Gcr 的线粒体基因组中分别注释有41个和40个蛋白质编码基因（PCGs）以及27个和29个tRNA；这两个线粒体基因组都包含一个完整的环状分子，并含有丰富的RNA编辑位点。Gpr 的线粒体基因组可以重组为多种不同的构型，这可能是由两对重复序列（R1和R2）介导的。在 Gpr 中，发现了15个从质体迁移到线粒体基因组的基因（其中8个为蛋白质编码基因，7个为tRNA基因）。在 Gcr 中，又发现了8个迁移过来的基因（其中7个为蛋白质编码基因，1个为tRNA基因），同时 ycf2、rrn4.5 和 trnI-GAU 基因缺失。系统发育分析和序列一致性分析表明 Gpr 与 Gcr 的亲缘关系最为密切。与 Gcr 相比，Gpr 的 ccmC 基因经历了更多的RNA编辑，并可能经历了正选择（Ka/Ks > 1）。此外，与低海拔地区的 Gcr 相比，Gpr 拥有一个额外的 cytb 基因拷贝（其起始密码子经过RNA编辑修饰），一个额外的 atp9 基因（其终止密码子也经过RNA编辑修饰），以及一个额外的 sdh3 基因拷贝。