Nas células eucarióticas, mitocôndrias e plastídeos, uma categoria de organelos de células vegetais que inclui os cloroplastos, reproduzem independentemente no citoplasma e cada um tem seu próprio conjunto de genes que direciona sua reprodução e função. O DNA mitocondrial e plastídio assume a forma de pequenas moléculas circulares de DNA e são conhecidas como DNA não nuclear ou citoplasmático. Cada organelo carrega muitas cópias idênticas do seu DNA, em contraste com o núcleo, onde normalmente há apenas duas cópias de cada cromossoma.Além disso, durante a divisão celular, as organelas são segregadas aleatoriamente em novas células-filhas, portanto, o DNA não nuclear que é transmitido não segue um padrão definido. Durante a reprodução em animais e na maioria das plantas, o citoplasma no zigoto vem do ovo. Assim, enquanto ambos os pais contribuem igualmente para o DNA nuclear, o DNA não nuclear é transmitido apenas da mãe.Isso significa que certas características, como distúrbios metabólicos resultantes de mutações na mitocôndria, possam ser rastreados de forma matrilinear. Além disso, alguns traços físicos em plantas, como a cor da folha, são controlados por genes não nucleares e também são transmitidos uniparentalmente.