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tRNA (Transfer RNA;转移RNA)和aaRS (Aminoacyl-tRNA synthetases;氨酰tRNA合成酶)在蛋白质合成过程中起重要作用。aaRS催化tRNA连接相应的氨基酸,只有正确的氨基酸与正确的tRNA连接,才能保证遗传信息的一致性。tRNA和aaRS的起源可以追溯到生命起源时密码子的建立和蛋白质合成系统的合成。tRNA的最初形式只包含受体臂和TψC臂的RNA小螺旋,aaRS最初为具有氨酰化作用的核酶。随着生命的进化,原始tRNA形成了完整结构,执行氨酰化作用的核酶逐渐被aaRS代替。根据内共生学说,植物的线粒体起源于好氧性细菌α变形杆菌,叶绿体起源于光合自养原核生物蓝细菌。α变形杆菌和蓝细菌进化为细胞器的过程中,大部分细菌的基因丢失或者转移到核基因组,包括tRNA和aaRS。本论文中选取了涵盖单子叶植物、双子叶植物、藻类和苔藓的11个物种进行研究,讨论了植物线粒体、叶绿体和细胞核中的tRNA、aaRS分布特点及规律。大部分可以进行光合作用植物的叶绿体拥有所有需要的全部tRNA,目前还没有发现叶绿体中存在来源于细胞核的tRNA。但是大部分现存真核生物的线粒体中都没有足够的tRNA基因,莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)的线粒体只有3种tRNA。线粒体和叶绿体基因组的全部aaRS基因丢失或转移到核基因组。为了保证线粒体和叶绿体中蛋白质的合成,需要从细胞质中导入所需的tRNA和aaRS。细胞核中与tRNA相关的序列包括假基因、SINE、起源于细胞器的tRNA以及真tRNA。从物种的角度看,玉米和葡萄细胞核的假基因比例和SINE的比例明显多于其他物种。从每种氨基酸对应的tRNA角度看,Lys-tRNA的SINE的个数和比例最大。根据同源性和系统发生分析发现,各物种中来源于细胞器的tRNA所占比例0.3%(Chlamydomonas reinhardtii)-32.9%(Ricinus communis),苔藓和藻类所占比例均小于1%。各物种中真tRNA的个数在288(Chlamydomonas reinhardtii)～1047(Brassica rapa)之间。在分析的11个植物物种中,除白菜(Brassica rapa)和葡萄(Vitis vinifera)外,其他物种tRNA isodecoders的个数都在200附近,与动物tRNA isodecoders数量相近。从序列同源性分析的角度看,tRNA直系同源基因个数反应了物种间tRNA的进化关系远近。最后,尽管人们都认为tRNA和aaRS之间有强烈的共进化关系,但是就目前已分析的11个植物物种来说,还没有更多的数据和方法来阐明tRNA和aaRS之间的共进化关系。