论文部分内容阅读
金斑喙凤蝶Teinopalpusaureus是中国的国蝶,隶属于凤蝶科Papilionidae喙凤蝶属Teinopalpus,是一种大型珍稀蝴蝶。此前,我国的金斑喙凤蝶分为4个亚种,即:金斑喙凤蝶指名亚种Teinopalpusaureus aureus Mell(广东)、金斑喙凤蝶广西亚种T.aureus guangxiensis Chou et Zhou(广西)、金斑喙凤蝶武夷亚种T.aureus wuyiensis Lee(福建)和金斑喙凤蝶海南亚种T.Aureus hainanensis Lee(海南)。此外,在越南、老挝等东南亚国家还分布有另一个亚种,即斯金卡亚种T.aureus skinaii Morita。截至目前已报道的金斑喙凤蝶分布区域北至浙江省的敕木山,南至越南的同奈省(DongNai)。由于其特殊的生活习性和苛刻的生境要求,使得野外研究工作十分困难。在世界自然保育联盟(IUCN)2004年濒危物种红色名录中被列为DD(Data deficient)物种,1989年被列为我国一级保护物种。本研究在同实验室的秦峰和黄莹两位师兄前期研究工作的基础上,收集了金斑喙凤蝶5个亚种,即:广西亚种(DYS)、武夷亚种(WYS)、指名亚种(NL、JLS)、海南亚种(HN)和斯金卡亚种(YN)的样本材料,通过常规PCR扩增和进行金斑喙凤蝶线粒体基因组全序列测序,并对前期序列结果进行修订,进一步分析了金斑喙凤蝶线粒体基因组的组成和结构特点。利用线粒体rDNA、A+T丰富区和蛋白质编码基因(PCG),以金带喙凤蝶(Teinopalpus imperialis)为外群,通过MEGA4.2分析金斑喙凤蝶不同地理种群线粒体基因的保守位点、简约信息位点、可变位点、各碱基的含量和转换值与颠换值及他们的比值并计算个体及亚种间的遗传距离,同时以邻接法和最大简约法构建分子系统树,探讨金斑喙凤蝶5个亚种间的系统发育关系,为各保护区加强彼此间的合作和科学制定金斑喙凤蝶保护措施提供依据。研究结果如下:1.金斑喙凤蝶线粒体基因组序列全长为15234 bp-15239 bp,共编码37个基因,包括 ATP6、ATP8、Cytb、COI-Ⅲ、ND1-6、ND4L共 13 个蛋白质编码基因(PCG);2 个 rRNA 基因,分别为 16SrRNA 和 12SrRNA;22 个 tRNA 基因。此外还包括一个非编码蛋白质的控制区(A+T-rich region/D-LOOP)。线粒体基因组各基因的编排方式、蛋白质编码基因的转录方向和已报道的其他蝶类相一致,没有出现基因重排和基因缺失现象。在所测个体中都存在12个间隔区。间隔长度介于lbp和47bp之间,其中tRNAGln和ND2基因间的间隔区最长,为47bp。DYS1 在 tRNAAsn-tRNASer(AGN)区间的间隔为 6bp(TTTATA),其他个体都为5 bp(TTATA)。金斑喙凤蝶线粒体基因组存在11-12个重叠区。其中DYS1在tRNAAla-tRNAArg区间不存在重叠区,DYS2则在该区域存在2 bp重叠,而其他个体在该区域重叠碱基都为1bp;HN1在Cytb-tRNASer(UCN)区间也不存在重叠区,其他个体在该区域重叠碱基都为2bp。线粒体基因组A+T平均含量为79.8%,各段基因均表现出明显的AT偏向性。在起始密码子使用中,除COI外,其余12个蛋白质编码基因都使用标准的起始密码子“ATN”。在终止密码子使用中,COII、COI、ND4、ND3以单独“T”作为终止密码子,其他蛋白质编码基因以“TAN”作为终止密码子。除tRNASer(AGN)缺少DHU臂外,其余tRNA均可构成典型的三叶草结构。不同个体的tRNA长度和碱基组成存在一定差异,主要是D-Loop、TΨC Loop、Variable Loop上个别碱基发生突变,但并不影响tRNA发挥正常的功能。不同个体16S rRNA和12S rRNA的长度也有所不同。其中16SrRNA长度介于1334bp和1336bp之间,12SrRNA度介于776 bp 和 777 bp 之间。16S rRNA 和 12S rRNA 的 A+T 含量分别为 82.1%和 85.8%。金斑喙凤蝶mtDNA的A+T丰富区长度为401bp,A+T含量高达93.3%-93.8%,存在串联重复序列:(AT)6、(AT)9G(TA)4和两段“AAATTAATAAATTA”重复序列。紧挨着tRNAMet基因的6bp序列,在不同个体间存在差异。其中在HN1和HN2为“AAATAA”,而在其他个体则为典型的6 bp的poly-A序列。2.基于rDNA、A+T丰富区和蛋白质编码基因的金斑喙凤蝶不同地理种群系统发育分析结果表明,大瑶山种群、武夷山种群和南岭种群相互间的遗传距离都小于它们与海南种群和越南种群之间的遗传距离,海南种群和越南种群之间的遗传距离相差也较大。在构建的NJ树和MP树中,大瑶山种群、武夷山种群和南岭种群的个体都不能单独构成独立的支系,而是相互聚合在一起。而海南种群和越南种群几乎不与上述三个种群的个体聚为姐妹群。结合上述数据,建议将金斑喙凤蝶重新分为指名亚种(包括原指名亚种、广西亚种和武夷亚种)、海南亚种和斯金卡亚种。根据中国冰期演变和当前各种群的遗传多样性推断南岭地区可能是金斑喙凤蝶的起源地。