线粒体基因通常是通过母系传递给后代,但随着在一些生物中相继发现存在不同程度的父系遗传(Paternally Inheritance),人们才逐渐意识到线粒体还存在另一种遗传方式,即双单亲遗传(doubly uniparental inheritance,DUI)。这种特殊的遗传方式有两种线粒体DNA:F和M型mtDNA。其中F型mtDNA还是通过母系遗传进行传递的,而M型线粒体DNA则只存在于雄性个体的精巢中,并且只通过精子遗传给雄性后代。丽蚌属是亚洲特有属,贝壳厚而重,可做人工育珠的珠核、纽扣等,有极大的价值,但因环境恶化,人类采砂船到处采砂,严重影响了丽蚌的生存栖息环境,导致丽蚌属物种的分布范围大面积减小、种群数量急剧下降,样本采集困难。本研究首次报道了洞穴丽蚌、刻裂丽蚌和鱼尾楔线粒体基因组全长,检测了DUI现象,结合本实验室和Genbank数据库中已报道的淡水蚌类M、F线粒体基因组数据,进行系统进化分析。主要研究结果如下:1.丽蚌属F、M型线粒体基因组比对分析本实验首次获得的洞穴丽蚌F、M型mtDNA,洞穴丽蚌F型全长16641bp,M型全长17179bp,两种线粒体基因组都包括13个蛋白编码基因,22tRNA基因和2个rRNA基因,并结合本实验室获得的椭圆丽蚌、背瘤丽蚌和失衡丽蚌的F、M型mtDNA,通过比对发现,丽蚌属的F、M型mtDNA的差异主要体现在以下方面:(1)基因排列顺序有差别,主要在COI-CYTB基因之间,F型mtDNA该区间基因顺序有两种,一种是COI→COII→ND3→ND2→CYTB,一种是COI→COII→ND2→ND3→CYTB,M型mtDNA该区间基因顺序只有一种是COI→COII→ND3→ND2→CYTB;(2)在进化树中两者分化明显,F型淡水蚌聚在了一支上,而M型淡水蚌聚在了另一支上;(3)非编码区的数量和长度差异很大,洞穴丽蚌F型含有27个非编码区间,最大非编码区长1046bp,位于tRNAGln-ND5之间,洞穴丽蚌M型含有23个非编码区间,最大非编码区长695bp,位于tRNAGln-tRNAHis之间;(4)COII基因存在显著差异,四种丽蚌的M型COII基因平均比F型COII基因长546bp,在延伸区域存在数目不等的跨膜结构域。2.刻裂丽蚌F型和鱼尾楔蚌F线粒体基因组序列分析本实验首次获得刻裂丽蚌F型和鱼尾楔蚌F型mtDNA全序列,两种淡水蚌mtDNA全长分别是16250bp和15907bp,其基因组结构和组成与已报道的淡水蚌类一样,包括13个蛋白编码基因,22个tRNA和2个rRNA共37个基因。基因组结构上分两条链编码,ND2、CYTB、ND1、ND6四个蛋白编码基因和tRNAHis、tRNAAsp两个转运RNA基因位于H链,其他基因则处在L链进行基因编码。在碱基组成上,都表现出一致的A+T偏好性。在蛋白编码基因COI-CYTB之间出现了两种排列顺序,一种是COI→COII→ND3→ND2→CYTB如鱼尾楔蚌,另一种是COI→COII→ND2→ND3→CYTB如刻裂丽蚌,主要是由于ND3与ND2两个基因的互换造成的,13个蛋白编码基因的保守程度各异,其中COII基因和ATP8基因差异最大。3.淡水蚌系统进化分析基于25种淡水蚌类F、M型线粒体全基因组和4种海水蚌F型线粒体基因组数据集,建立NJ和ME系统进化树都表现出很高的数据置信度,进化树结果显示:(1)F、M型线粒体明显分化为两支系;(2)进化树的支长显示M型线粒体基因组的进化速率比F型更快;(3)系统进化树的基本结构为隆嵴蚌亚科、小方蚌亚科和无齿蚌亚科、珠蚌亚科,前两者亲缘关系较近,后两者的进化关系相对更近;(4)洞穴丽蚌和刻裂丽蚌与背瘤丽蚌、三角帆蚌、Venustaconcha ellipsiformis、Lampsilis ornata关系更近;(5)鱼尾楔蚌、椭圆丽蚌与失衡丽蚌的关系较为亲近,并且同两种珠蚌Unio douglasiae、Unio pictorum聚在了一个大支上,说明鱼尾楔蚌与椭圆丽蚌都隶属于珠蚌亚科;(6)以COII基因建立的进化树与以全蛋白编码基因建立的进化树大致相同。