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线粒体DNA一直是研究鸟类进化的理想分子标记,但对于鸟类核基因组中的线粒体假基因研究却很少。核基因组中的线粒体假基因(nuclearmitochondrialDNAsegment,简称numt序列)于20世纪60年代被发现直到90年代初才开始受到重视,目前在植物、昆虫和哺乳动物中研究较为广泛,但关于鸟类核基因组中的numt序列研究还十分有限。传统观点认为numt序列更易用通用引物从总DNA摸板中扩增出来,通过对GenBank上登录为鸟类cytb基因的序列进行初步检测,发现了5条没有被识别的cytb假基因,进一步验证了传统观点。此外,本研究提出一种新的识别numt序列的有效方法——利用基因功能位点识别numt序列。
根据2004年3月GenBank登录的红原鸡核基因组草图与其线粒体基因组比对发现红原鸡核基因组中存在3段较长的线粒体假基因,利用PCR方法扩增鸡形目10种鸟类和雁形目中鸳鸯核基因组中3段numt序列:cytbnumt、ATP8及下游ATP6numt和ND4+tRNA-His+tRNA-Sernumt,测序后分别比较线粒体基因与核同源numt序列的进化特点和进化速率,确定numt序列插入核基因组的时间,以及结合GenBank已登录的日本鹌鹑(Coturnixjaponica)、蓝胸鹑(Coturnixchinensis)、黑鹇(Lophuraleucomelana)、蓝鹇(Lophuraswinhofi)和1个雁形目物种——白鹅雁(A.albifrons)相应序列探讨两种同源序列对于鸟类系统进化发育重建的重要作用。
Numt序列相比线粒体基因其碱基替换速率明显很低,在鸡形目中,线粒体cytb基因和ND4基因其进化速率为假基因的2.5倍左右;而ATP8+ATP6基因其进化速率为numt序列的18.9倍;cytbnumt序列和ATP8及ATP6numt序列的进化速率也不相同,前者大约为后者的4倍。
线粒体编码蛋白基因在进化中受选择压力的影响,碱基替换主要发生在密码子第三位点,但Numt序列不同,各密码子发生替换的次数几乎相同。而且,numt序列进化过程中没有明显的转换倾向性。初步确定3个numt序列:cytbnumt、ATP8及下游ATP6numt和ND4+tRNA-His+tRNA-Sernumt插入核基因组的时间分别为16myr、16.5myr和4.2myr。利用线粒体cytb基因、ATP8+ATP6基因和cytbnumt、ATP8+ATP6numt序列分别构建了鸡形目物种的NJ树和MP树,得出结论:numt由于其进化速率很低,不适合属内甚至属间近缘物种的系统分类,而适于解决远缘物种间的系统发育重建,在鸡形目中numt序列适合于构建亚科水平上物种的进化发育树。比较mtDNA与numt两种序列进行系统发育研究的结果,更能客观地反映物种的进化关系,也是对传统mtDNA方法的校验。