● 摘要
鞘翅目（Coleoptera）昆虫通称甲虫，属于昆虫纲、有翅亚纲、全变态类，由原鞘亚目（Archostemata），藻食亚目（Myxophaga），肉食亚目（Adephaga）和多食亚目（Polyphaga）四个亚目组成。甲虫是世界上最具多样性的类群，目前已知39万多种，约占全球已知昆虫总数的三分之一，其中有很多种类的幼虫和成虫对畜牧业、农林业和仓储业具有严重的危害。在储粮害虫中，最重要的是甲虫。储粮甲虫是一类能在干燥的储粮里正常生活、繁殖的危害严重的昆虫，目前全球广泛使用磷化氢等呼吸毒剂来对其进行防治。磷化氢主要作用于线粒体呼吸链，而线粒体基因组编码的很多基因都直接参与细胞呼吸过程。线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，其基因组因具有组成稳定，排列相对保守、序列简单、进化速率快、普遍为母系遗传等特点被广泛地用作分子标记以及研究昆虫的系统发育和种群的遗传变异与分化。目前在GenBank数据库中可以检索到44条鞘翅目昆虫线粒体基因组的全序列和76条接近完全的序列，然而仅有2条完整的线粒体基因组序列来自储粮甲虫。
本研究对杂拟谷盗（Tribolium confusum），美洲黑拟谷盗（Tribolium audax），米象（Sitophilus oryzae），锯谷盗（Oryzaephilus surinamensis），绿豆象（Callosobruchus chinensis），以及烟草甲（Lasioderma serricorne）等6种常见且危害严重的多食亚目储粮甲虫的线粒体基因组进行了测定，并分别进行了注释和分析。联合数据库中已有的多食亚目其他物种线粒体基因组数据，对多食亚目甲虫的线粒体蛋白质编码基因进行了比较分析，并对多食亚目甲虫的系统发生关系进行了重建。主要研究结果如下：
1. 已测得的杂拟谷盗、美洲黑拟谷盗、米象、锯谷盗、绿豆象和烟草甲的线粒体基因组长度分别为：15813 bp、15925 bp、14274 bp、14288 bp、16148 bp和14241 bp。所测线粒体基因组结构除了绿豆象以外均与其他已发表的多食亚目昆虫的线粒体基因组结构一致，绿豆象的tRNAGln由原始的位于tRNAIle和tRNAMet之间重排到tRNASer(UCN)和ND1之间。
2. 6种多食亚目甲虫线粒体基因组的碱基组成都表现出明显的碱基A和碱基T偏向性，特别是蛋白质编码基因密码子第3位点的A+T碱基偏向性更为显著，其A+T含量均可高达78%以上。所测线粒体基因组都分别存在重叠区和间隔区，且这6种甲虫的tRNASer(UCN)与ND1基因之间的间隔区都存在5 bp的TACTA保守基序。本研究的6种甲虫线粒体基因组的ATP8和ATP6基因之间都存在7 bp的保守重叠区域（ATGATAR）。此外，ND4与ND4L基因之间的重叠区也都存在7 bp的保守序列（YTATCAT）。
3. 6种甲虫的所有转运RNA（transfer ribonucleic acid，tRNA），除了tRNASer(AGN)均缺失二氢尿嘧啶臂以外，其他的tRNA均能形成典型的三叶草形二级结构。tRNA二级结构中存在一定的碱基错配，均以G-U为主。这6种甲虫线粒体基因组的大部分tRNA基因的反密码子都与六足总纲的反密码子一致，但米象和绿豆象的tRNALys却使用了非常规的UUU作为其反密码子。
4. 本研究中的41种多食亚目甲虫线粒体基因组蛋白质编码基因均存在较明显的AT偏斜。就单个基因而言，J链编码的基因普遍具有轻微的碱基C和T偏斜（C>G， T>A），而N链编码的基因具有较明显的碱基T和G偏斜（T>A，G>C），即线粒体蛋白质编码基因的AT偏斜性和GC偏斜性与编码链相关，因此我们推测这种碱基的偏斜性可能和基因复制相关。多食亚目甲虫线粒体蛋白质编码基因使用频率较高的氨基酸分别是：Leu、Ser、Ile和Phe。41种多食亚目甲虫线粒体蛋白质编码基因的起始密码子统计结果显示大多数的基因均使用ATG作为起始密码子，另外ATA、ATT和ATC也占有一定的比例。
5. 使用多食亚目41个物种的线粒体基因组PCG数据集所构建的系统发育树与传统分类研究基本一致。ML和BI两种方法构建的系统树均支持叶甲总科、象甲总科以及拟谷盗属的单系性，并很好地印证了象甲总科和叶甲总科互为姐妹群的事实。锯谷盗位于拟步甲总科的基部，烟草甲与郭公甲总科的Chaetosoma scaritides聚为一个分支，我们推测这可能是由于这两种甲虫都是其科级水平的唯一一个代表所造成的。
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