線粒體基因是系統發生生物地理學研究中最常用的分子標記。
其優點是：
1）進化速度快；
2）單拷貝，缺少類似于核基因的重組；
3）具有可用于不同類群的通用引物；
4）線粒體DNA能更有效的揭示單倍型和種群的歷史。
雖然線粒體DNA標記在研究中有較多的優點，但仍存在一些問題（同樣也是核基因標記的優點）：
1）由于線粒體基因組以一個整體遺傳，缺少重組，雖然不同的基因可以揭示不同水平的變異，但不能被解釋為不同的遺傳座位；
2）由于其單倍體特性和母系遺傳，mtDNA較核DNA有效種群大小要小，在一個種群中，單個線粒體單倍型頻率的波動大于核DNA等位基因，因此線粒體DNA對奠基者效應和小種群更加敏感；
3）由于其母系遺傳特性，當用于基因流研究時，雄性擴散所帶來的影響往往被忽略。如果雄性和雌性遷移和定居的能力不同時，線粒體DNA的研究結果可能導致對種群遷移歷史的錯誤解釋。相反，核DNA可以同時考慮雄性和雌性的影響。