雪雀属(Montifingilla)和地雀属(Pyrgilauda)鸟类,隶属于鸟纲(Aves)、雀形目(Passeriformes)、雀科(Passeridae),古北界鸟类。目前世界已报道8种,我国分布有7种,另外阿富汗分布1种。其中5种为青藏高原特有种,主要分布于青藏高原及其邻近的地区。对于雪雀类鸟类,学术界有3种观点:一种观点认为8种雪雀类鸟类以一个独立的属存在;另一种观点是将该属划分为两个属,即雪雀属和地雀属;第3种观点将其分为雪雀属、地雀属和高原雀属(Onychostruthus)。线粒体基因组被广泛地应用于分类与进化研究中,在解决亚科、属以及种间的系统发生关系等方面有良好的分辨力。同时,动物线粒体基因组编码与能量代谢相关的关键酶,被广泛应用于不同类群动物高原适应性研究中。因此利用线粒体基因组研究雪雀属和地雀属适应高原环境的特征,了解其起源、演化与系统发育关系,对了解青藏高原鸟类区系的形成与演化具有重要的意义。本文基于长距PCR扩增及保守引物步移法测定了雪雀属和地雀属6种鸟类的线粒体全基因组序列,并对序列进行了注释和分析。结合GenBank中公布的46种雀形目鸟类的线粒体全基因组序列,分析雀形目鸟类线粒体基因组及13个蛋白质编码基因的特征。并以不同的基因联合数据集,利用不同方法构建雀形目鸟类的系统发生树,分析其进化压力和分歧时间,获得以下主要研究结果:1.白斑翅雪雀(Montifringilla nivalis)全线粒体基因长度16923bp;褐翅雪雀(Montifringila adamsi)全线粒体基因长度 16912bp;棕背雪雀(Pyrgilaudda blanfordi)全线粒体基因长度16913bp;棕颈雪雀(Pyrgilauda ruficollis)全线粒体基因长度16909bp;白腰雪雀(Onychostruthus taczanowskii)全线粒体基因长度16917bp;黑喉雪雀(Pyrgilauda davidiana)全线粒体基因长度16912bp。6种雪雀均包括37个编码基因和一个非编码的控制区(CR)。编码基因为13个蛋白质编码基因、22个转运RNA基因(tRNAs)以及2个核糖体RNA基因(rRNAs)。其中由重链(H链)编码的有28个基因,由轻链(L链)编码的有蛋白编码基因ND6和8个 tRN A 基因(tRNAAsn、tRNAGln、tRNAAla、tRNACys、tRNASer(UCN)、tRNATry、tRNAGlu、tRNAThr)。线粒体全基因组(mtDNA)的排列顺序与雀形目鸟类其他物种的排列顺序相似,没有基因的缺失、插入以及倒位现象。2.6种雪雀类鸟类线粒体全基因组碱基百分含量为C>A>T>G,PCGs、rRNAs、tRNAs及控制区碱基含量A+T大于G+C。其中tRNA重链(H链)基因A+T含量最高,蛋白编码基因密码子第一位点A+T含量最低。各基因碱基A+T含量中雪雀属低于地雀属,尤其是在ATP6和ATP8基因中差距达到10%。AT偏斜(A-T/A+T)除密码子第二位、由轻链编码的tRNA外,都为A偏斜;GC偏斜(G-C/G+C)中由轻链(L)编码的tRNA偏向G,其余均偏向C。蛋白质编码基因COⅢAT偏斜雪雀属为T偏斜,地雀属为A偏斜,其余一致。两个属间蛋白质编码基因和控制区的核酸变化率(NVR)较高,在ATP8、ATP6、ND1、ND 基因中NVR值相对高,COⅠ、Cytb、COⅡ基因中NVR值较小。在AAVR值中,ATP8基因最高,第二为ND3基因;COⅠ、COⅢ、Cytb基因中AAVR值较小。3.预测了 6种雪雀类鸟类的线粒体基因组控制区,得到六种鸟类的控制区与已报道鸟类的一样,包含DomianⅠ、DomianⅡ、DdomianⅢ三个结构域(图5)。其中Domain Ⅰ包括A和B两个区,A区又包括ETAS 1和ETAS 2两个保守区,及中间由2-5个"T"隔断的poly(C)序列,相似与雪雁的"goosehairpin"保守框;B区中分布CSB 1-like序列。Domain Ⅱ为中央保守区,分布有Bird similarity-boxB、C-box、D-box、E-box、F-box四个保守序列区。Domain Ⅲ有翻译的双向启动子(LSP和HSP),没有发现与哺乳动物重链复制起始位点相似的poly(C)序列。4.研究结果表明线粒体基因组的A+T%含量和蛋白质编码区各基因的A+T%含量的差异,主要由蛋白质编码基因第3位点GC变化引起的;密码子第1、2位点面临的选择压力较大,而密码子第3位点所受的选择压力较小;密码子第2位受到的净化选择的压力远大于密码子第1、3位点;12个蛋白质编码基因密码子第3位的碱基G始终保持在比较低的水平(小于10%);在51种雀形目鸟类线粒体基因组12个蛋白质编码基因密码子第3位点碱基C的含量平均为40%以上,碱基T的含量随着C的升高而降低。5.雀形目46种鸟类的线粒体13个蛋白质编码基因和PCGs数据集分析dN/dS值都小于1,表明它们都处于与进化选择的正选择中,在进化过程中受到了自然选择的压力。但在所有研究鸟类中线粒体ATP8基因和ND6基因的dN/dS值相对其它基因都表现出较高的值,而COⅠ基因dN/dS至最低,这种现象在其他研究中也有发现。本文以海拔、食性、留候鸟和不同分布区域的划分,进行51种雀形目鸟类进化速率的分析,揭示鸟类经历了不同的选择压力和不同的进化速度,生活在高海拔地区的鸟类、候鸟、植食性鸟类和生活在非洲的鸟类积累了比其他类群鸟类更多的非同义替换。6.本文构建的系统树结果均支持雀形目两个亚目的划分,支持鸣禽亚目分为鸦小目和雀小目,支持雀小目中鹟总科、莺总科和雀总科的划分,结果与Sibley和Ahlqulst以及Howard和Moore观点一致。系统树支持将长尾山雀单列成科并且归入莺总科下的观点,并且长尾山雀和燕科亲缘关系较近。支持将雪雀属划分为两个单系性亚属的观点,即白斑翅雪雀和褐翅雪雀为雪雀亚属,棕颈雪雀、白腰雪雀、棕背雪雀、黑喉雪雀为地雀亚属。7.雀形目分歧和演化时间与地质事件相一致,揭示雀形目鸟类祖先在原始的同一古陆上进化传衍;在中生代的晚期,随着原始古陆的分裂漂移,原始鸟类也随之分裂解散,被带到各地;新生代,进一步分化,形成目前分布状况;雪雀作为青藏高原的特有物种,其分歧事件的发生、辐射演化和种形成过程与青藏高原的构造事件和气候的转型相一致。