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秤锤树（Sinojackia microcarpa）基因组数据稀缺，阻碍了对其进化特征和生物学机制的研究。研究人员测定其线粒体基因组序列并对比分析，发现相关基因特征、进化关系等。该研究为秤锤树及安息香科植物的遗传研究和进化分析奠定基础。
在植物的神秘世界里，秤锤树是一种独特的存在。它属于安息香科双子叶植物，果实形状犹如秤锤，模样十分特别。然而，这种珍稀植物的分布范围极为狭窄，是中国浙江省特有的濒危物种 ，仅在临安和建德等地有踪迹。对于植物学家们来说，了解秤锤树的遗传奥秘，不仅有助于深入认识这一物种的独特性，还对保护生物多样性意义重大。但长期以来，秤锤树的基因组数据，尤其是线粒体和核序列相关信息极度匮乏，就像一道道屏障，严重阻碍了科学家们探索其进化特征和基本生物学机制的脚步。为了打破这一困境，浙江树人大学、浙江农林大学等机构的研究人员展开了深入研究。他们成功测定并分析了秤锤树完整的线粒体基因组序列，这一成果发表在《BMC Genomics》上，为秤锤树的研究开辟了新的道路。
研究人员运用了多种关键技术方法来开展此项研究。首先，通过改良的十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）法提取秤锤树的总基因组 DNA ，并分别构建 Illumina 和 PacBio 文库进行测序，获取大量数据。之后，借助 NOVOPlasty、SPAdes、Canu 等软件进行基因组的组装 ，利用 GeSeq、tRNAscan - SE 2.0 等工具完成基因的注释 。最后，运用 MEGA 11 软件对数据进行分析，构建系统发育树。
在研究结果方面：
- 基因组组装与特征：秤锤树线粒体基因组组装成一个环形分子，长度为 687,378bp ，GC 含量达 46.24%。共识别出 59 个基因，包括 37 个蛋白质编码基因（PCGs）、2 个核糖体 RNA（rRNA）基因和 20 个转移 RNA（tRNA）基因 。非编码序列占基因组的 95.25% ，远超其他被子植物。在 37 个核心 PCGs 中，多数与中华安息香线粒体基因组中的基因相同，但缺少 nad1、nad2 和 nad5 基因12。
- 重复序列：在秤锤树线粒体基因组中发现了 50 对大重复序列和 27 个串联重复序列 ，这些重复序列在基因组重排中可能发挥着重要作用。
- 类质体序列：研究检测到 16 个与质体 DNA 同源的序列片段，占线粒体基因组的 0.26% ，其中包含一个完整的质体来源基因 rps7 ，证实了细胞内从质体到线粒体的 DNA 转移现象。不过，与其他植物相比，秤锤树线粒体基因组中质体来源序列的比例较低34。
- 密码子使用偏好：对相对同义密码子使用（RSCU）的分析显示，在第三密码子位置上，A 或 T 核苷酸的使用频率高于 C 或 G 核苷酸 。
- Ka/Ks 比率分析：多数线粒体基因的 Ka/Ks 比率显著低于 1 ，表明这些基因受到较强的进化约束，功能保守。但 nad9 和 ccmB 基因的 Ka/Ks 比率大于 1 ，暗示它们可能正在经历正选择，或许与环境适应或功能分化有关56。
- 保守基因簇：通过比较 7 个被子植物物种的线粒体基因组，发现 rps12 - nad3 基因簇在所有物种中都保守，其他一些基因簇在部分物种中保留，这体现了线粒体基因组的动态变化以及基因簇在进化中的重要性78。
- tRNA 基因分布：在 20 个 tRNA 基因中，12 个起源于线粒体，8 个来自质体。部分线粒体 tRNA 和质体起源的 tRNA 在不同物种中呈现出保守性或变异性，反映了它们在进化过程中的不同命运9。
- 系统发育分析：基于 29 个同源线粒体蛋白质编码基因构建的最大似然系统发育树表明，秤锤树与山茶属物种聚为一簇，有着较近的进化关系1011。
综合研究结论和讨论部分，该研究首次成功测定秤锤树完整的线粒体基因组序列，为这一濒危物种的研究提供了关键的基因组数据。通过分析其线粒体基因组的特征、基因转移现象以及进化关系，极大地增进了我们对秤锤树进化和比较基因组学的理解，为安息香科植物的遗传研究和进化分析打下了坚实基础。不过，研究也存在一定局限性，如基因组组装受测序深度和覆盖度的限制，部分区域可能存在不完整或不准确的情况 。未来，可通过增加测序深度、采用更先进的组装方法等手段来改进，进一步深入探索秤锤树线粒体基因组的奥秘。
