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鳞翅目是昆虫纲中的第二大目,包括蛾和蝶两类昆虫,其中蛾类约占鳞翅目昆虫的90%。蛾类有如此巨大的多样性,许多类群传统的形态学分类很难给出一种准确的分类与界定,鳞翅目的系统发育关系更是没有统一的观点,因此,系统学工作者一直在探寻形态学特征以外的可靠证据解决这些问题。线粒体基因组作为核外遗传物质有许多区别于核基因的特点,所以自发现以来便作为重要的分子标记迅速用于各项生物学研究,特别是系统分类学研究。截止2011年10月为止,在Genbank数据库中仅可以检索到39种鳞翅目昆虫线粒体基因组的全序列或接近完全的序列,相对于物种丰富的鳞翅目而言,现有信息还远远不足。新增加的鳞翅目线粒体基因组可以让我们对鳞翅目的多样性与进化有更进一步的认识。为了填补鳞翅目昆虫线粒体基因组数据库的不足,以便进一步了解鳞翅目总科间的系统发育关系,本实验采用较长片段的PCR扩增以及引物步移法对洁波水螟Paracymoriza prodigalis (Leech,1889)线粒体DNA (mitochondrial DNA, mtDNA)的全序列进行了测定。并利用测定的洁波水螟mtDNA序列,结合从GenBank数据库中获得的22种蛾类和3种蝶类的mtDNA数据,重建鳞翅目昆虫间的系统发育关系。结果显示:1.洁波水螟线粒体基因组基因组成及排列洁波水螟线粒体基因组全长15326bp,同其他已测序的鳞翅目昆虫mtDNA有着相同的基因组成与排列。基因间排列紧密,存在3处基因重叠,总长度为18bp。除了A+T富集区这个最大的非编码区外,基因间还存在17处的间隔,总长度为184bp。洁波水螟线粒体基因组及其各区域的碱基组成都有很强的AT偏向性,其中全基因组(J链)的AT含量达81.54%,远大于GC含量,而A+T富集区拥有全基因组中各区域最高的AT含量。与其他已测定的鳞翅目昆虫不同,COI基因也以典型的ATN密码子起始,这是很罕见的。在终止密码子的使用上,除了COⅡ和ND5基因使用不完整的T以外,其余11个蛋白编码基因都以TAA终止。除了tRNASer(AGN)基因外,所有的tRNA都能形成典型的三叶草形二级结构。洁波水螟的tRNA基因存在26个碱基错配,这些错配分散存在于22个tRNA基因中的15个,且其中的20个都为G-U错配。在lrRNA基因的非编码链上发现了一个tRNALys类似结构。洁波水螟线粒体基因组A+T富集区存在以下特点:5’末端存在基序’ATAGA’引导一个19bp多聚T的保守结构;在靠近3’末端处有一个微卫星(AT)8结构,其前还有一个标志性基序’ATTTA’;3’末端处有一个长9bp的多聚A结构,其间由T隔开,这三种结构在已测定的鳞翅目昆虫中也有发现。2.蛾类线粒体基因组基因组成及排列22种蛾类线粒体基因组的基因组成以及排列顺序与洁波水螟的相同。与昆虫的原始排列顺序相比,仅tRNAMet基因发生了易位,由原始昆虫中tRNAIle-tRNAGln-tRNAMet的tRNA簇变成了tRNAMet-tRNAIle-tRNAGln。全基因组及各区域的碱基组成也同洁波水螟类似,都有明显的AT偏向性,全基因组的碱基组成中草原毛虫Ochrogaster lunifer的最低为77.8%。而在AT和GC偏斜值方面,不同蛾类是有差别的。除COI基因外,蛋白编码基因大都使用典型的ATN(包括ATA, ATT, ATG和ATC)作为起始密码子。COI基因的起始密码子多变,大都为假定起始密码子,其中以密码子CGA的使用最多。蛋白编码基因大都使用完整的TAA或TAG作为终止密码子,其中TAA的使用要远多于TAG,也有少数以不完全的T或TA终止。大多数蛾类的tRNASer(AGN)基因都缺乏稳定的茎环结构,但这并不是蛾类mtDNA的一般特征,茶小卷叶蛾Adoxophyes honmai就是一个例外。在这些蛾类的tRNA基因中都存在数目不等的错配,常见的为G-U和U-U错配,且同洁波水螟的相同,其二级结构中的错配大都位于接受臂、反密码臂以及DHU臂。通过比较蛾类的A+T富集区,发现该区域的序列有一些共同的特点,主要包括四个部分:(1)N链复制起点(ON)(2)重复序列以及茎环结构区(3)微卫星序列(4) poly(A)结构。3.蛾类系统发育关系分别以13个蛋白编码基因和rRNA基因(srRNA和lrRNA)核苷酸序列的联合数据集为基础,用最大简约法(MP)、最大似然法(ML)和贝叶斯推理法(BI)三种方法重建蛾类的系统发育关系。结果显示,PCGs联合数据集的分析结果远比rRNA联合数据集的分析可靠。在构建的6种系统发育树中,螟蛾总科的7种、卷蛾总科的3种各自稳定的聚为一分支,这与传统的形态学分类的结果一致。蚕蛾总科、尺蛾总科和夜蛾总科3个总科内物种的归属以及总科间的关系有明显差异,但是3个总科总是稳定的聚在一个大的分支上,这说明蚕蛾总科、尺蛾总科和夜蛾总科三者间的关系较近。