雪莲在我国新疆、青海、甘肃、四川、云南和西藏等省区的高海拔、寒冷地区均有分布,主产于新疆的天山、昆仑山等地区,是一种高原多年生珍稀草本植物。雪莲不仅具有很强的抗寒性和适应恶劣环境的能力,还演化出一套能在高海拔的冰川上旺盛生长并适应缺氧环境的形态通气结构,以维持其呼吸作用的进行。线粒体能够维持雪莲在低温下生长的能量供给,保证其形态建成和对生理功能的调控。对其线粒体基因组的组装与分析,能为从更深层次上去分析其低温呼吸机制,以及低温条件下的核质互作,并为逆境胁迫耐受机制等研究打下坚实的基础。本研究主要内容为:以两种不同的组装方法对雪莲线粒体基因进行组装,并对组装结果进行分析,比较分析两种方法之间的优缺点,为下一步分析基因组分析打定基础。本实验组装策略:第一种方法是从测序数据中将能与核基因组和叶绿体基因组比对上的reads去除,然后使用剩下的reads进行组装得到雪莲线粒体基因组;但由于雪莲核基因组是未知的,本研究使用与雪莲同属菊科且亲缘关系较近的向日葵核基因组,代替雪莲核基因组进行雪莲线粒体reads的筛选。第二种方法利用三代数据读长较长的特点,与二代数据进行混合组装,然后从中筛选出线粒体contigs,进行scoffolds组装。将以上两种方法的组装结果分别进行非编码RNA、重复序列分析以及编码基因预测与注释,根据注释结果比较两种方法的优缺点,分析其可能原因。根据组装结果较好的线粒体基因组进行比较基因组学分析,并根据雪莲低温转录组数据,分析线粒体基因低温差异表达模式与其他物种间的差异。主要结果:第一种方法的组装结果统计显示,组装出1243条scaffolds,总碱基长度为668887bp,最大长度为2685bp,N50大小为575,GC含量为39.20%,未知碱基数量百分比为0.01%,注释结果上看,预测的编码基因数量为986个,非编码RNA2个,简单重复序列119个,短分散重复序列1个,长分散重复序列3个,低复杂度重复序列31个。功能注释结果显示大部分基因为未知功能基因,没有基因注释到KEGG数据库,且注释到的线粒体基因较少。第二种方法的组装结果统计,总共组装出3条scaffolds,最大长度为208197bp,总碱基长度为287164bp,N50大小为208197,GC含量为44.48%,未知碱基数为0.19%,注释结果显示,预测编码基因数为181个,非编码RNA数为27,重复序列分析结果为0。功能注释结果显示,注释到的基因大部分为植物线粒体基因。结果表明,第二种组装方法接近也更符合植物线粒体基因组特点。通过差异表达基因筛选,分别在雪莲、拟南芥、番茄中筛选出2、24、15个显著差异表达基因,主要包括线粒体核糖体亚基和电子传递链各复合体亚基;其中部分基因的低温差异表达情况如NAD1和NAD5,可能与植物的低温适应性有关;雪莲与其他菊科植物的呼吸链相关基因的蛋白序列具有很大差异,与万年藓(Climacium dendroides)、牛舌藓(Anomodon minor)等高山植物的进化距离较近。