近日，海南大学赖杭桂/黄东益团队在植物科学领域国际权威期刊《Frontiers in Plant Science》发表了题为《Mitochondrial genome assembly and comparative analysis of decaploid Camellia hainanica》（IF：4.8）的研究论文。该研究成功组装并注释了十倍体海南油茶（Camellia hainanica）的完整线粒体基因组，为油茶种质资源的保护与利用、品种选育及遗传进化研究提供了重要的理论依据。

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研究背景

海南油茶（Camellia hainanica）是近年来在海南发现的独特油茶新物种，具有极高的经济和生态价值。十倍体海南油茶（2n=10x=150）是海南特有的多倍体类型，其基因组复杂，研究难度大。线粒体基因组作为植物细胞中独立的遗传系统，在能量代谢、逆境响应等方面发挥关键作用，但其研究在油茶中尚属空白。

研究亮点

1.首次完成十倍体海南油茶线粒体基因组组装

Ø利用Nanopore长读长测序技术，成功组装了长度为902,617 bp的线粒体基因组，这是目前首个十倍体油茶线粒体基因组报道。

Ø基因组呈典型环状结构，GC含量为45.79%，编码76个基因（40个蛋白编码基因、32个tRNA、3个rRNA和1个假基因）。

Ø发现多个基因存在拷贝数变异，如trnM-CAT基因有6个拷贝，rps12、sdh4等基因有2个拷贝。

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2. 揭示线粒体基因组的进化特征

Ø通过Ka/Ks分析发现，atp6和sdh3基因受到强烈的负选择（Ka/Ks < 1），表明这些基因在进化过程中高度保守。

Ø核苷酸多样性（Pi）分析显示，sdh3基因的Pi值最高（0.00374），可作为海南油茶线粒体基因组分析的分子标记。

Ø鉴定出539个RNA编辑位点，其中48.24%的编辑事件导致氨基酸由亲水性变为疏水性，可能增强蛋白质稳定性。

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3. 解析密码子使用偏好性

Ø发现29个密码子的RSCU值>1，其中93%以A或U结尾，表明海南油茶线粒体基因组存在明显的A/U偏好。

Ø亮氨酸（Leu）是最常见的氨基酸（占10.2%），而终止密码子最少（占0.35%）。

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4. 重复序列特征分析

Ø共鉴定出254个简单重复序列（SSRs），其中四核苷酸重复最丰富（占38.6%）。

Ø发现44个串联重复序列和691个分散重复序列，总长度占基因组的9.05%。这些重复序列为开发分子标记提供了丰富资源。

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5. 叶绿体-线粒体基因转移事件

Ø鉴定出34个叶绿体与线粒体基因组间的同源片段，总长度29,841 bp。

Ø发现9个基因可能从线粒体转移到叶绿体，31个基因可能从叶绿体转移到线粒体。

Ø大多数转移基因为tRNA基因，证实了tRNA基因在进化过程中的保守性。

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6. 系统发育与进化关系

Ø基于25个植物线粒体基因组的系统发育分析表明，海南油茶与越南油茶（C. vietnamensis）亲缘关系最近。

Ø共线性分析显示，海南油茶与八倍体C. drupifera的共线性达97.22%，表明两者具有较近的共同祖先。

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7. 研究意义与应用价值

Ø为十倍体油茶提供了首个线粒体基因组参考序列。

Ø为油茶种质资源的分子鉴定、系统发育研究和分子育种提供了重要基因资源。

Ø揭示了油茶线粒体基因组的进化特征和基因转移事件，为理解植物基因组进化提供了新视角。

作者与资助

本研究由海南大学热带农林学院、南繁学院（三亚研究院）、生命与健康科学学院共同完成。博士生张诗慧和硕士生张妤妍为共同第一作者，赖杭桂教授和黄东益教授为共同通讯作者。研究得到了国家重点研发计划、海南省重点研发计划和高新技术产业发展专项的资助。

原文链接：

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2025.1556379