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题目:三种鳞翅目昆虫线粒体基因组序列的测定及系统发育分析

关键词:太白虎凤蝶,断纹波水螟,长臂彩丛螟,线粒体基因组,鳞翅目,系统发育

  摘要


动物线粒体基因组由于其结构简单、进化速率快、母系遗传和发生重组率低等特点,己被广泛用于群体遗传学、系统发育重组、比较和进化基因组学以及基因组水平分子进化等领域的研究。
本研究利用Sub-PCR技术,测定了太白虎凤蝶 Luehdorfia taibai,Chou,1994、断纹波水螟Paracymoriza distinctalis,(Leech,1889) 和长臂彩丛螟Lista haraldusalis,(Walker,1859) 的线粒体基因组序列,利用相关软件进行了组装拼接、注释和分析。联合已公开的部分鳞翅目线粒体基因组,基于线粒体基因组2个rRNA基因和 13 个蛋白质编码基因全序列数据,分别采用最大简约法 (maximum parsimony, MP)、最大似然法 (maximum-likelihood, ML) 和贝叶斯推论法 (bayesian inference, BI) 构建了 6种鳞翅目物种的系统发生树。主要结论如下:
1. 本研究所测定的3种鳞翅目昆虫线粒体基因组全长分别为:太白虎凤蝶15553 bp,断纹波水螟15355 bp,长臂彩丛螟15213 bp。线粒体基因组都由37个基因 (13个蛋白质编码基因,22个tRNA 基因和2 个rRNA 基因) 和1个A+T富集区构成。
2. 太白虎凤蝶、断纹波水螟和长臂彩丛螟线粒体基因组的碱基组成具有明显的AT偏向性,它们的A+T含量 (J链) 分别为:太白虎凤蝶81.47%,断纹波水螟82.14%,长臂彩丛螟81.51%。
3. 本研究中COI基因除长臂彩丛螟以特殊的四联体TTAG作为起始密码子外,太白虎凤蝶和断纹波水螟的COI基因都以CGA作为起始密码子,而其它的蛋白质编码基因均以典型的ATN作为起始信号。断纹波水螟的COII基因与长臂彩丛螟的COII和ND6基因均以不完全的终止密码子T作为终止信号,其它蛋白质编码基因的终止密码子为TAA或TAG。
4. 线粒体基因组的22个tRNA基因,除了太白虎凤蝶和断纹波水螟的tRNASer (AGN) 基因外,其余均可折叠成典型的三叶草型二级结构, tRNA二级结构均存在一定数目的碱基错配现象。太白虎凤蝶线粒体基因组在191-259 bp的位置还存在1个额外的tRNALeu,功能未知。
5. 本研究3种昆虫的A+T富集区长度分别为太白虎凤蝶939 bp,断纹波水螟344 bp,长臂彩丛螟310 bp。A+T含量分别为94.56%、95.06%和96.13%。A+T富集区内部有一些典型的结构,其中包括类似微卫星的重复序列 (AT)n和(ATT)n,以及 poly-A 和poly-T 结构等。
6. 系统发育关系结果显示,(夜蛾总科 + (尺蛾总科+蚕蛾总科)) 聚为姊妹群;梳翅弄蝶作为弄蝶总科唯一的数据集代表,在进化关系上显示与凤蝶总科有更近的亲缘关系;天蚕蛾科和天蛾科聚为一个与其它科昆虫平行的单系支。