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鹿角沙菜（Hypnea cervicornis J.Agardh）隶属于红藻门（Rhodophyta）,真红藻纲（Florideophyceae）,杉藻目（Gigartinales）,赤叶藻科（Cystocloniaceae）,沙菜属（Hypnea）,主要分布于热带和暖温带水域的潮间带和潮下带。鹿角沙菜因富含角叉菜胶、凝集素等生物活性成分,已被广泛应用于食品、工业以及医疗等领域,是一类重要的经济红藻。鹿角沙菜形态结构简单,没有复杂的组织器官分化,使得基于传统形态特征的分类系统在科学性和客观性方面遭到了极大的挑战。细胞器基因组作为具有母系遗传特征的独立遗传元件已成为揭示藻类分类地位及重塑进化关系的有力工具。截至2022年12月,NCBI公共数据库中尚未见沙菜属物种的细胞器基因组数据。本研究利用高通量测序技术对鹿角沙菜的线粒体基因组、质体基因组分别进行了测序、拼接与注释,并对其进行了结构特征、比较基因组学、红藻系统发育分析与其分歧时间的研究,为红藻的分子系统进化提供了更多数据与理论支撑。主要研究结果如下:（一）鹿角沙菜细胞器基因组结构特征本研究通过高通量测序获得了鹿角沙菜线粒体基因组和质体基因组的完整序列,并通过生物信息学的方法进行了注释及特征分析。其中线粒体基因组总长度为25,060 bp,由50个基因组成,包括24个蛋白编码基因（CDS）、2个核糖体RNA（r RNA）基因和24个转运RNA（t RNA）基因,1个Ⅱ型内含子（Intron）位于基因trn I中,GC含量为27.04%;质体基因组总长度为176,446 bp,共编码230个基因,包括194个蛋白质编码、3个r RNA、30个t RNA、1个tm RNA、2个misc＿RNA,1个Ⅱ型内含子位于基因trn M中,GC含量28.09%。鹿角沙菜线粒体基因组中存在二级结构:基因trn S2和trn A之间存在1个茎环结构、基因cob和trn L2之间发现1个发夹结构,推测这些区域可能参与了复制、转录或翻译。密码子偏好性以及ENC-plot图的结果显示,鹿角沙菜线粒体和质体基因组密码子偏好性均偏弱且既受突变压力的影响也受到环境选择压力等其他因素的影响。（二）杉藻目比较基因组学研究对已公布的11种杉藻目藻类线粒体基因组物种及8种质体基因组进行比对分析和共线性分析,结果显示杉藻目各物种的线粒体基因组和质体基因组在基因数量、基因类型和排列顺序方面均具有高度保守性,但也存在差异,主要体现在（1）线粒体基因组中存在trn Y和trn R基因倒置现象;（2）质体基因组中基因ycf21-psa M之间存在一个12.5 kb区域的基因重排。对11种杉藻目藻类线粒体基因组和8种质体基因组的密码子使用情况进行了RSCU、ENC、Ka/Ks分析,结果显示上述藻类RSCU差距较小且多数大于1,都具有以A/T碱基作为密码子结尾的偏好性。同时Ka/Ks分析显示,鹿角沙菜细胞器基因组中大多数蛋白质编码基因的Ka/Ks值都低于1,表明纯化选择力保持强稳定性且基因相关功能更保守,反映了这些基因在维持细胞器基因组保守性中的重要性。（三）红藻系统发育分析及分歧时间估计结合目前Gen Bank数据库中已公布红藻线粒体基因组、质体基因组数据及本研究得到鹿角沙菜线粒体、质体基因组数据在红藻门及杉藻目两个水平上使用贝叶斯推理法（BI）和最大似然法（ML）分别进行系统发育树重建。结果显示:（1）基于线粒体基因组和质体基因组两个数据集采用两种建树方法所得的系统发育树拓扑结构基本一致,所有物种被明确分为四枝:真红藻纲（Florideophyceae）、红毛菜纲（Bangiophyceae）、复丝藻纲（Compsopogonophyceae）和喜温红藻纲（Cyanidiophyceae）,与传统的红藻“纲”的分类相吻合;（2）结合分歧时间分析,喜温红藻纲（Cyanidiophyceae）是红藻中分化最早、最为原始的类群,分化时间为1,275.19百万年前（Mya）（线粒体基因组）或1,779.68 Mya（质体基因组）,真红藻纲（Florideophyceae）藻类是红藻中最高级的类群,分化时间为916.01 Mya（线粒体基因组）或1.568.97 Mya（质体基因组）,红毛菜纲（Bangiophyceae）与真红藻纲（Florideophyceae）藻类有更近的亲缘关系,支持了同属于Eurhodophytina亚门的观点;（3）结合杉藻目系统发育树结果,杉藻目内各物种明显分为两枝,赤叶藻科（Cystocloniaceae）与茎刺藻科（Caulacanthaceae）、红翎菜科（Solieriaceae）聚为一枝,杉藻科（Gigartinaceae）、育叶藻科（Phyllophoraceae）及内枝藻科（Endocladiaceae）聚为一枝（质体基因组中无内枝藻科）,显示杉藻目的物种在进化上是多系起源的,该科内不同物种在进化过程中独立进化,形成了如沙菜属、茎刺藻属等独立的属,且沙菜属藻类分化相对较早。本研究中对鹿角沙菜进行的细胞器基因组结构特征研究、杉藻目基因组比较分析以及红藻系统发育树的重建与分歧时间的分析,为鹿角沙菜所属杉藻目分类地位的研究提供了分子生物学数据,也为红藻的系统发育和遗传学研究奠定了理论基础。