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本研究旨在获得异翅亚目和蜡蝉亚目代表类群线粒体基因组的核苷酸序列及基因排序等信息,为后续解析广义半翅目的毕业线粒体结构和分子系统发育研究提供基础科学数据。
本研究测定了长壮蝎蝽和斑衣蜡蝉线粒体基因组序列,二者均为双链环状分子,包含典型的节肢动物线粒体基因组的37个基因,分别为13个蛋白质基因、22个tRNA基因和2个rRNA基因,和1个A+T丰富区。两种昆虫线粒体基因组特点如下:
1.长壮蝎蝽和斑衣蜡蝉37个线粒体基因排序和典型的节肢动物完全相同。二者基因组结构紧密,除(A+T)丰富区外,基因间所有非编码序列总长度最多只有43bp,甚至在9或12对基因之间存在着基因重叠现象。
2.长壮蝎蝽和斑衣蜡蝉线粒体基因组的两条链上存在着严重的碱基偏向,其中蜡蝉具有更加显著的AT碱基偏向。两种昆虫线粒体由H链编码的基因,碱基A含量普遍高于T含量,碱基C含量均高于G含量,由L链编码的基因四种碱基含量完全与H链相反。以此推测分布在2条链上的基因在进化中所承受的选择压力是不同。
3.两种昆虫线粒体氨基酸和密码子的使用都具有强烈的偏向性。主要表现在NNU和NNA形式的密码子相对含量(RSCU值)在每种氨基酸密码子中皆占绝对主导地位,相反NNC和NNG形式的密码子相对含量普遍偏低,说明这种密码子使用的偏向性主要是由密码子第3位点碱基的偏向性决定的。还发现在所有使用的氨基酸中疏水性氨基酸占据了一多半的比例,这和线粒体基因组编码蛋白质的功能相关。
4.长壮蝎蝽与斑衣蜡蝉线粒体13个蛋白质基因的起始密码子都使用了通用的ATN作为起始密码子。两种昆虫蛋白质编码基因开放阅读框的终止密码子多数是不完整的T-tRNA或T。
5.长壮蝎蝽与斑衣蜡蝉线粒体22个tRNA基因的反密码子和多数节肢动物一致,它们的二级结构除了tRNA-Ser(GCU)缺失了DHC茎环结构外,都可以折叠成典型的三叶草结构,其中氨基酸受体茎和反密码子茎、环结构相对保守,而DHU茎环、TψC茎环和可变环的变异较大,这是造成tRNA基因长度变化的主要原因。
6.基于最小自由能的原理,对两种昆虫线粒体rRNA的二级结构进行了预测。同时还基于两种昆虫线粒体LSU rRNA序列比对的结果,预测存在28个配对区域是它们共有的。