多刺蚁属分子系统学研究(膜翅目:蚁科:蚁亚科)

来源 :广西师范大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:liqiuru1025
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多刺蚁属Polyrhachis隶属膜翅目Hymenoptera、蚁科Formicidae、蚁亚科Myemicinae,是蚁科中的第二大属,全世界已描述该属477种,主要分布于非洲、亚洲、澳大利亚及大洋洲。国内在多刺蚁属分子系统学方面的研究几乎是空白,与发达国家的先进水平有较大差距。因此,这方面的研究为建立蚁科正确的系统发育关系及蚂蚁的有效保护、利用与防治提供分子生物学方面的依据,并且对于积累我国蚁科昆虫系统发育树及其基因库,确立我国蚁科昆虫系统学研究在国际同类研究中的地位有重要意义。本研究通过降落PCR技术扩增多刺蚁属10种昆虫的线粒体DNA中的Cytb、COI+COII基因片段,得出各段基因后,利用Clustalx1.83软件进行序列比对,MEGA4进行核苷酸组成、氨基酸组成、密码子使用频率、碱基替换、遗传距离等分析,并以弓背蚁属3种昆虫为外群,基于邻接法(NJ)、最大简约法(MP)及贝叶斯推论法(Bayesian inference,BI)重建系统发育树,从分子水平上对多刺蚁属部分种的系统发育进行了探讨,得出以下结论: 1.多刺蚁属9种昆虫Cytb基因、5种昆虫COI、COII、COI+COII综合基因片段都显示出高A+T含量,分别为71.2%、75.9%、75.0%、75.2%,表现出强烈的A、T偏向性。9种昆虫Cytb基因465bp序列共编码155个氨基酸,由19种氨基酸组成,COI基因174bp序列共编码58个氨基酸,由17种氨基酸组成,COII基因552bp序列共编码184个氨基酸,由20种氨基酸组成,COI+COII综合基因726bp序列编码242个氨基酸,由20种氨基酸组成。这些基因片段中都含有很高含量的苯丙氨酸(Phe)、亮氨酸(Leu)、异亮氨酸(Ile)及丝氨酸(Ser),在氨基酸含量上都表现出一定的偏向性。 2.基于Cytb、COI、COII和COI+COII基因部分序列碱基替换分析,结果发现转换频率都大于颠换频率,转换主要发生在T与C之间,颠换主要发生在T与A之间,密码子第二位点的转换、颠换频率都比较小,密码子第三位点的转换和颠换频率都为最高。 3.基于多刺蚁属9种昆虫Cytb基因部分序列、5种昆虫COI、COII、COI+COII基因部分序列种间的未校正遗传距离的分析,可知它们的同源性都很高,同源范围分别为0.815~0.918、0.862~0.943、0.855~0.962及0.857~0.957。 4.基于多刺蚁属部分种Cytb、COII、COI+COII基因部分序列的p距离与R值的关系表现出昆虫线粒体DNA典型的距离依赖性规律,即距离较近的分类单元之间有较高的R值,而随着距离的增加,R值呈现下降趋势。碱基替换饱和性分析的结果显示,基于Cytb、COII、COI+COII基因部分序列转换(Ts)、颠换(Tv)与p距离之间的关系总体上都呈线性关系,说明了转换、颠换都尚未达到饱和,但颠换的饱和程度稍大于转换。所有数据均包含了较强的系统发育信号。 5.对于Cytb、COI、COII、COI+COII基因,基于DNA序列数据采用NJ、MP、贝叶斯推论法所构建的系统树结果比较理想而且差异较小,得出多刺蚁属10种昆虫最可靠的系统发育关系为{[(亚毛多刺蚁+梅氏多刺蚁)+警觉多刺蚁+拟梅氏多刺蚁]+结多刺蚁+叶形多刺蚁+(麦多刺蚁+二色多刺蚁+双齿多刺蚁)+哈氏多刺蚁}。但综合起来结多刺蚁、叶形多刺蚁及哈氏多刺蚁的进化地位仍需进一步探讨。
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