论文部分内容阅读
本研究采用LA-PCR和Sub-PCR扩增线粒体基因组后，通过PCR产物直接测序和克隆菌斑的测序策略，获得并分析了中华雏蝗和日本鸣蝗线粒体基因组的组织结构及其序列特征，包括基因排列顺序、碱基组成、控制区及非编码区、13种蛋白质编码基因、2种rRNA基因和22种tRNA基因序列及二级结构特征、基因的密码子使用及氨基酸组成等。并在此基础上比较了直翅类线粒体基因组的进化特征以及他们之间的系统发育关系。结果表明：1．中华雏蝗和日本鸣蝗线粒体基因组均为双链环状分子，基因组序列总长分别为15 599bp和15 979bp，包含了与其他节肢动物一致的37个基因（2个rRNA基因、22个tRNA基因、13个蛋白质编码基因）和1个A+T富集区。与已经测出线粒体基因组的直翅目其他2种（非洲飞蝗和东方蝼蛄）相比，基因组长度相近，蛋白质编码基因和2个rRNA基因都有较高的同源性，其线粒粒体结构和基因排列顺序与直翅目非洲飞蝗相同，都发生D、K倒置现象（2个tRNA之间的换位），而与同一目的东方蝼蛄不同。2．中华雏蝗的13个编码蛋白质基因最常用的起始密码子是ATG（ND2、COⅡ、COⅢ、ATP6、ND4L、ND6、Cytb），其次是ATC（COⅠ、ND3、ND4）和ATT（ATP8、ND5）。ND1基因比较特殊，它的起始密码子为ATA。13个编码蛋白质基因都使用了ATN作为起始密码子。除ND1以TAG作为终止密码子和ND5的终止密码子为不完全的T外，其余11个编码蛋白质基因的终止密码子都是为完整的TAA。日本鸣蝗以ATG密码子为起始的是ND2、COⅡ、COⅢ、ATP6、、ND4、ND4L、ND6以及cytb；以ATC密码子为起始的只有COⅠ和ATP8这两个蛋白质基因；而以ATA为起始的只有ND1基因。对于终止密码子与中华雏蝗相同。3．中华雏蝗和日本鸣蝗基因组中22个tRNA基因的反密码子与多数节肢动物一样，二级结构也很保守，除了tRNASer（AGN）缺失D-臂外都可折叠成典型的三叶草结构，反密码子环和氨基酸接受臂相对保守，其他环的变异较大。4．与其他昆虫有显著不同的一点是，日本鸣蝗的线粒体基因组中除A+T富集区非编码区域以外，在tRNAAla与tRNAArg基因间存在360bp长度的间隔序列和在ND5和tRNAHis基因之间70bp的间隔序列，如此长度的间隔序列在其他直翅类昆虫中尚未发现。360bp的间隔序列含有89bp长度的重复单元，重复4次；同时发现此序列可编码长30aa的氨基酸肽段。可能存在某些生物功能，如复制起始、编码部分不知名基因以及作为调控元件等用途。5．用线粒体基因组13个编码蛋白基因的氨基酸序列的联合数据集构建了7种直翅类昆虫的系统树，采用NJ、MP和ML分析方法建树，所得拓扑结构类似，结果与形态分类系统一致，（中华雏蝗+日本鸣蝗）与非洲飞蝗为姐妹群，并与东方蝼蛄构成一单系群。本研究的中华雏蝗和日本鸣蝗分别隶属于节肢动物直翅目网翅蝗科和剑角蝗科，目前直翅目2仅种线粒体基因组去全序列测出，中华雏蝗和日本鸣蝗线粒体基因组序列数据将为研究直翅目和昆虫线粒体基因组的结构和序列进化及谱系基因组学提供重要的数据。