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题目:缘蝽科部分种类线粒体DNACytb序列分析及系统进化研究

关键词:缘蝽科,线粒体DNA,Cytb基因,系统进化

  摘要

缘蝽科是半翅目中的一个比较大的科,其成若虫以刺吸式口器吸食植物的幼嫩组织或果实浆液,引起寄主枯萎、干瘪,从而成为主要的农林害虫,因此,研究缘蝽科昆虫对促进我国农林业的发展有着重要的意义。但目前对缘蝽的系统学研究还多停留在形态学的层次上,并对分类系统意见不一。 线粒体蛋白质编码基因细胞色素b(Cytb)是动物分子系统学应用最广泛的分子标记之一。本论文从分子生物学的角度入手,采用Cytb作为分子标记,共获得缘蝽科4个亚科14个种的代表个体以及龟蝽科1个种的代表个体的470bp左右的Cytb部分序列,通过PCR和测序的实验方法,分析缘蝽科线粒体DNA的Cytb基因序列特征,探讨该保守区段的序列信息,并应用分子生物学软件对测序结果进行分析处理,建立分子系统进化树,以期得到研究类群间的系统关系,并试图确定其分类地位,以弥补形态学的不足,为进一步研究缘蝽的生物防治提供基础的资料。 使用四种常用的建树方法:NJ法、ME法、MP法以及ML法,对缘蝽科部分昆虫的系统进化关系进行研究,几种方法所产生的分子树的拓扑结构大致相同,仅在个别属种的归属上存在差异。 通过对结果的分析讨论,得出以下结论: 1.通过对14种缘蝽线粒体Cytb基因序列的分析,表现出强烈的A、T偏向性(69.8%),第三位A或T的偏好更加明显(82.8%),这与原有的结论相符。 2.缘蝽Cytb基因中核苷酸的替代转换明显高于颠换,颠换的发生主要以T-A、A-T为主,大都发生在密码子第三位。密码子第三位的高A+T含量与氨基酸的变异确实存在一定的相关性。密码子以A、T结尾频率高,第三位是C的密码子使用较少,反映出Cytb基因在密码子的使用上具有偏向性。在密码子应用上,第一位为A的氨基酸(赖氨酸lysine[AAA]、天冬酰胺asparagine[AAY]、丝氨酸serine[AGR])使用频率较高,这三种氨基酸占整个蛋白质氨基酸的30.59%(Lys9.95,Asn 9.52,Ser 11.12)。 3.从分子水平方面提供了缘蝽科4亚科间的系统发生关系,(((巨缘蝽亚科Mictinae+缘蝽亚科Coreinae)+蛛缘蝽亚科Alydinae)+姬缘蝽亚科Phopalinae)。结果显示:在亚科级关系上,姬缘蝽亚科最原始,蛛缘蝽亚科次之,巨缘蝽亚科和缘蝽亚科亲缘关系较近,为较进化种类。 4. 三种建树方法一致显示出两个问题:缘蝽亚科的瘤缘蝽属和同缘蝽属是否仍应置于缘蝽亚科中,同缘蝽属是否应归入巨缘蝽亚科,由于巨缘蝽亚科和缘蝽亚科的形态学特征有很多性状是相同的,因此这两个属的归属还需要更多的分子证据进一步讨论。 5. 运用Cytb基因的核苷酸序列对缘蝽科昆虫进行系统研究时,各属种间的分类关系都比较明确,得到的树的拓扑结构大都一致。因此,Cytb基因在对缘蝽科科下种属阶元的分类与进化研究中,是一个有效的分子标记,但在亚科水平的分析中,可能还存在一定的不足。 本研究对Cytb基因在缘蝽科昆虫中的分子进化特性与系统发育应用进行了初步研究,为探讨中国缘蝽科昆虫的分子进化建立该科分子系统发育关系提供分子生物学方面的证据,有助于建立正确与完善的缘蝽科昆虫分类体系。