植物叶绿体拥有一个环状双链基因组,携带许多负责自我调节的编码基因。tRNA是一个重要的进化保守基因家族,具有典型的三叶草二级结构,主要负责蛋白质的翻译和氨基酸的转运。然而,植物叶绿体基因组中,其tRNA的结构特点和进化机制并不清楚。本研究选取了植物界6个植物门122种代表性植物的叶绿体基因组,鉴定和分析其叶绿体tRNA基因的结构变异、空间构型以及进化特点。主要研究结果如下:1.对122种植物叶绿体基因组中tRNA基因进行鉴定和提取,共鉴定出4057条tRNA序列。其tRNA的长度在56-93nt之间,平均长度为77nt,最长tRNA均为tRNASer。植物叶绿体基因组中编码的tRNA数量在26-37个,其中绿藻植物编码26个数量最少,被子植物编码37个数量最多。叶绿体tRNA在二级结构的D环和可变区核苷酸数量变化最大,D环核苷酸数量范围为:7-12bp;可变区核苷酸数量范围为:2-24bp;受体臂、D臂、反密码子臂、反密码子环、Ψ臂和Ψ环的核苷酸数量主要为:7、4、5、7、5和7bp;其中Ψ环核苷酸数量完全保守为7bp。tRNA序列比对发现,只有Ψ环含有较为保守的一致序列,Ψ环序列变异特点为U-U-C-x-A-x2,受体臂的第一位核苷酸以G为主,D环第一位和最后一位核苷酸都以A为主,反密码子环最后两位以A-A为主,Ψ臂最后两位以G-G为主。在少量的tRNAArg（ACG）、tRNAAla（UGC）、tRNALeu（UAA）、tRNALys（UUU）、tRNAIle（GAU）和tRNATyr（GUA）的3′端核苷酸序列中,发现有预编码的C-C-A尾。研究发现了四种特殊的tRNA类型,分别是:缺少受体臂,反密码子环含有9个核苷酸,可变区与反密码子环核苷酸数量相等均为7bp,反密码子为CAU的tRNAIle。植物叶绿体基因组中的tRNA含有22-33个反密码子。系统进化分析表明,叶绿体基因组中的tRNA由多个共同祖先演化而来,tRNAIle（CAU）由tRNAMet（CAU）演化形成。植物叶绿体tRNA的转换率整体高于颠换率。在进化过程中,tRNA经历了更多的丢失事件。2.对11个代表性物种4种类型的tRNA（Ala、fMet、Gln和Phe）进行三级结构预测,发现所有tRNA三级结构较为保守,呈现L型空间造型。同时对tRNA的4个部位（Ψ环、受体臂、可变区和反密码子环）分别进行三级结构对比分析,发现Ψ环拥有最为保守的核苷酸序列和长度,但空间结构并不保守,最保守的是受体臂的三维结构,其可能与所携带氨基酸的准确性和稳定性有关,而可变区的空间结构变化最大。不同植物类群对比分析发现,从低等到高等植物,其叶绿体tRNA含量增加,长度整体稳定,只在Ψ环区域存在保守性序列;同种类型tRNA三级空间结构相似,空间结构中受体臂区域最为保守,这些结果对于深刻理解植物演化过程中叶绿体tRNA的进化特点和规律提供了重要依据。