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为解决迷迭香无性繁殖导致的遗传多样性受限、线粒体基因组信息不完整等问题，研究人员开展了迷迭香线粒体基因组的相关研究。结果成功组装出其线粒体基因组，发现重复序列、RNA 编辑等现象。该研究为迷迭香育种及种质创新提供了重要依据。
迷迭香（Salvia rosmarinus），一种原产于地中海地区的芳香常绿灌木，在食品、制药和化妆品等领域有着广泛应用。然而，其种子活力低、发芽率差，主要依靠无性繁殖，这使得遗传多样性受限，不利于品种改良和应对环境变化。同时，迷迭香线粒体基因组信息的缺失，严重阻碍了通过线粒体基因组工程来提升其优良性状的研究。
为了填补这些知识空白，浙江理工大学、上海辰山植物园等研究机构的研究人员对迷迭香线粒体基因组展开了深入研究。该研究成果发表在《BMC Plant Biology》上，为迷迭香的线粒体遗传学、基因组进化和分子生物学研究提供了关键信息，对推动迷迭香的分子育种和种质创新具有重要意义。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，采用改良的 CTAB 法提取高质量基因组 DNA，利用 Illumina HiSeq Xten PE150 和 Oxford Nanopore GridION X5 平台进行测序。之后，通过 Rasusa v2.0.0 软件对测序数据进行子采样，用 Flye v2.9.2 进行长读长测序数据的从头组装，Unicycler v0.4.8 进行混合组装。注释方面，借助 GeSeq v2.03 等工具，并结合 tRNAscan - SE v2.0.11 预测 tRNA 基因，BLASTN v2.13.0 注释 rRNA 基因。
研究结果如下：
- 线粒体基因组的组装与注释：迷迭香线粒体基因组组装为一个 384,113bp 的单环分子，GC 含量为 44.8%。注释发现其包含 34 个独特的蛋白质编码基因（Protein-Coding Genes，PCGs），其中 23 个核心基因，11 个非核心基因，还有 18 个 tRNA 基因和 3 个 rRNA 基因。
- 重复元件分析：共检测到 114 个简单序列重复（Simple Sequence Repeat，SSR），其中三核苷酸 SSR 最为丰富。还鉴定出 228 对长度≥30bp 的分散重复序列，包括 118 个回文重复和 110 个正向重复。
- 密码子使用分析：对 PCGs 的密码子偏好性分析显示，密码子 AGA（精氨酸）具有最高的相对同义密码子使用（Relative Synonymous Codon Usage，RSCU）值 1.54，表明对该密码子有较强偏好。
- 细胞器基因组间同源序列鉴定：在叶绿体基因组和线粒体基因组间发现 21 个线粒体质体 DNA 转移（Mitochondrial to Plastid Transfer，MTPT）片段，总长 18,675bp。核基因组中也存在大量来自细胞器的同源片段，核质体 DNA 转移（Nuclear Plastid DNA Transfer，NUPT）片段长度远大于核线粒体 DNA 转移（Nuclear Mitochondrial DNA Transfer，NUMT）片段。
- 系统发育和共线性分析：基于 30 个保守线粒体 PCGs 的系统发育分析表明，迷迭香与丹参（Salvia miltiorrhiza）亲缘关系较近。共线性分析发现，迷迭香与其他唇形目物种的线粒体基因组存在频繁的重排、倒位和重组事件。
- RNA 编辑事件预测：在 32 个线粒体 PCGs 中鉴定出 407 个潜在的 RNA 编辑位点，均为 C 到 U 的编辑，其中 nad4 和 ccmB 基因的编辑位点最多。
研究结论和讨论部分指出，迷迭香线粒体基因组相对较小，但其 GC 含量与其他唇形目物种相似，这可能反映了相似的进化历史。重复序列在基因组进化、基因表达调控中发挥重要作用，细胞内基因转移（Intracellular Gene Transfer，IGT）促进了基因组多样性，RNA 编辑则是线粒体基因表达和适应的关键机制。
总的来说，该研究首次成功组装迷迭香完整线粒体基因组，揭示了其结构特征、进化动态以及与其他基因组的关系。这些发现为深入理解迷迭香线粒体遗传学奠定了基础，为后续开展分子育种、提升遗传多样性和培育适应环境的优良品种提供了有力支持，也为其他植物线粒体基因组研究提供了重要参考。
