七种管鼻蝠线粒体基因组全序列的特征与分类探讨

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翼手目(Chiroptera)蝙蝠科(Vespertilionidae)管鼻蝠属(Murina),因其鼻部延长呈管状而得名,分布于整个亚洲大陆。该类群为典型森林型蝙蝠,飞行灵活,且常栖息于远离人烟的区域,因此较难捕获,迄今文献资料相对较少。值得注意的是,该类群外形相似、存在性二态,且种内存在毛色变异,故仅凭形态学特征进行物种鉴定困难重重。随着分子生物学的发展,越来越多学者开始整合系统发育学与传统形态学技术方法对物种进行厘定,这极大促进了管鼻蝠类群的分类研究,管鼻蝠属内新种的发现和再描述的研究也不断升温。基于2013年至今积累的管鼻蝠标本为基础,本研究以传统形态学和系统发育学两方面证据完成物种的鉴定。在形态学方面,主要为标本外部形态与头骨特征的对比、描述与测量;在分子系统学方面,则通过扩增得到其线粒体COI基因、Cyt b基因和ND1基因,完成系统发育树重建以验证其种类。在明确物种分类地位后使用传统PCR与第二代基因组测序技术对七种管鼻蝠线粒体基因组进行扩增和测序。通过生物信息学方法,比较本课题所得的线粒体基因组与NCBI数据库中已有的管鼻蝠线粒体基因组间的异同,完成基于线粒体基因组树的管鼻蝠系统发生的重建,搭建管鼻蝠属内种间的初步进化框架。通过比较线粒体基因组树和单基因树的异同,初步评估不同基因在系统发育学中的效能;基于cyclotis-group和suilla-group在分子进化框架中镶嵌式分布的结果,提示该表征极可能源于管鼻蝠种类的趋同进化;最后,以本研究所获取的线粒体基因组序列为参照,本课题尝试“连接”Genbank-nt数据库中不同管鼻蝠分子标记的序列,并对部分存在潜在物种鉴定问题的序列进行了厘定,纠正其中错误的序列信息。具体结果如下:(1)扩增得到七种管鼻蝠线粒体全基因,丰富了国内管鼻蝠类群的基础生物学信息。哈氏管鼻蝠(Murina harrisoni)16601 bp、艾氏管鼻蝠(M.eleryi)16449bp、罗蕾莱管鼻蝠(M.lorelieae)16430 bp、梵净山管鼻蝠(M.fanjingshanensis)16488 bp、圆耳管鼻蝠(M.cyclotis)16442 bp、金毛管鼻蝠(M.chrysoaetes)16335bp和水甫管鼻蝠(M.shuipuensis)16584 bp,长度差异主要来自于D-loop区。七种管鼻蝠线粒体基因组和NCBI-nt中已发表的同类群线粒体基因组相比较:所有线粒体基因组组成和结构极为相似,均包含13个蛋白编码基因,22个tRNA基因,2个rRNA基因和1个非编制区(D-loop)。十种管鼻蝠线粒体基因组tRNA的反密码子均完全一致。在编码蛋白的起始密码子和终止密码子中,存在少部分的差异。(2)基于COI基因、Cyt b基因和ND1基因的系统发育树重建,并对其拓扑进行初步比较。3个单基因所构建的系统发生树并不一致,且早期系统发生关系的支持度较低。这可能是由于不同基因的所受的选择压力或基因进化速率不同所致。而早期低支持度的节点提示单基因的分子标记无法解决管鼻蝠属早期的系统分化问题,多基因联合分析才可能是解决该问题的必经之路。鉴于COI基因在管鼻蝠属内的物种覆盖面较全,且近期的分歧事件均能较好还原,故仍可作为物种鉴定的首要分子标记。(3)线粒体基因组树能较好地重建早期的系统发育关系,并基于该进化框架对传统分类系统进行探讨。传统上基于牙齿特征划分的cyclotis-group和suilla-group类群,未获得线粒体基因组树的支持,该表征极可能是趋同进化的结果,即因不同支系对近似生境的重复性适应所致。同时,与前人及本课题中Cyt b和COI单基因构树不同,线粒体基因组树支持管鼻蝠亚科下分为毛翼属(Harpiocephalus)、管鼻蝠属(Murina)和Harpiola属。(4)所得线粒体基因组作为“串联”工具将数据库中覆盖面不同的的分子标记序列串联起来,完成数据库中部分物种的厘定工作。NCBI-nt数据库中基因的物种覆盖度差异与潜在的物种鉴定问题一直被分类学者咎病,迄今管鼻蝠主要基因序列信息集中于线粒体基因中,本课题通过代表性物种的线粒体基因组获取尝试将不同分子标记的序列串联在一起,及时发现其拓扑中存在的冲突或矛盾,发掘其中潜在的物种鉴定错误,实现本地化对NCBI-nt数据库中管鼻蝠序列的初步整理。
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