毛冠鹿线粒体基因组全序列和卫星DNA的分析及进化的研究

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麂亚科动物虽然形态相似,但是却具有多样化的核型,这在哺乳动物进化中十分罕见,也倍受进化生物学家和细胞遗传学家的关注。毛冠鹿隶属麂亚科毛冠鹿属,该属仅有毛冠鹿一种动物。以前的研究发现毛冠鹿是一种染色体多态的动物,其中雌性毛冠鹿的染色体众数2n=46,47,48,雄性毛冠鹿的染色体众数2n=47/48,但是其染色体进化和物种进化一直不是很清楚,所以,本文通过毛冠鹿线粒体基因组全序列,测定其基因组大小和毛冠鹿五种卫星DNA探讨毛冠鹿染色体进化和物种进化。 1.通过PCR方法克隆了毛冠鹿线粒体基因组全序列。毛冠鹿线粒体基因组(全长16 347bp),具有典型的哺乳动物的线粒体基因组结构和组成。还具有一些与已经报到的麂属动物不同的特点。NADH4L的基因的起始密码子是GTG,它在鹿科动物中比较罕见,只有在驯鹿和梅花鹿中有报道。cyt b基因(全长1143nt),在终止信号TAG前,有一个AAA的亚终止信号。这一点与驯鹿相似。根据线粒体重链上的12个蛋白编码基因,系统发生学分析表明麂亚科为单系群,包括毛冠鹿属和麂属,毛冠鹿属与麂属为姐妹群关系,通过分子钟计算毛冠鹿属与麂属至少已经分离了430万年。 2.运用流式细胞术,以人的基因组(2C=7.0 pg)为参照,测定了雄性毛冠鹿细胞和雌性毛冠鹿细胞中DNA含量分别为4.962 Pg和4.971pg值,并通过公式计算出毛冠鹿的基因组大小2.43×10<9>bp。发现毛冠鹿的基因组虽然大于赤麂,但是小于从麂亚科中分离出比毛冠鹿晚的小麂,因此推测其已经经过了较长时间的独立进化。 3.克隆了毛冠鹿五种卫星DNA,并通过测序,Southern杂交和荧光原位杂交证明了这些序列的特征。通过卫星Ⅰ和卫星Ⅱ杂交不同核型发现信号出现在大部分染色体的着丝粒区域,并且卫星I在一号和三号染色体臂间,卫星Ⅱ在一号染色体上也出现臂间和x染色体的臂间都出现信号。这些数据支持毛冠鹿在染色体进化过程中,也经历了染色体的串联融合和罗伯逊易位。我们通过卫星I杂交2n=47再JII的核型还发现毛冠鹿的染色体在进化过程中出现了X染色体与常染色体的融合,这种融合促进了物种染色体的进化。卫星Ⅲ存在于狍和獐的基因组中,而不存在于空齿鹿属、鹿属、站鹿属、麂属、美洲鹿属和驯鹿属动物中,被认为是“古老”鹿的遗迹。本文克隆毛冠鹿的卫星Ⅲ,通过荧光原位杂交发现其仅存在于一对小染色体的着丝粒区域。卫星Ⅳ不存在獐的基因组中,而存在于新近进化的物种的麂属和美洲鹿属动物中,被认为是很“年轻的”卫星DNA。卫星 IV 的Southern杂交确定其存在于毛冠鹿基因组之中。獐属于Telemetacarpalia鹿,但是毛冠鹿属于Plesiometacarpalia鹿。因此,毛冠鹿可能与Plesiometacarpalia鹿(鹿亚科和麂亚科)的祖先关系很近。卫星V Southem杂交发现卫星V仅存在于雄性的毛冠鹿中。通过荧光原位杂交发现其仅分布在Y染色体的着丝粒区域和长臂的异染色质区域,从其分布可以看出,毛冠鹿的Y染色体可能最近出现了扩增,并暗示麂亚科动物染色体进化较为复杂。
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