喜马拉雅旱獭线粒体基因组全序列的测定与分析

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喜马拉雅旱獭(Marmota Himalayana)为哺乳纲(Mammalia)、啮齿目(Rodentia)、松鼠科(Sciuridae)、旱獭属(Marmota)动物,主要分布在我国青藏高原和四川、云南、甘肃省甘南等地的草原地区以及尼泊尔、印度和巴基斯坦等地。喜马拉雅旱獭是鼠疫和一些自然疫源性疾病病原体的主要宿主及传播者,因其数量众多成为我国危害最大的旱獭,但在高海拔的低氧分压的生活环境下,喜马拉雅旱獭依然有着很强的生存能力和繁殖能力。本研究利用LA-PCR(long amplification polymerase chain reaction)和普通PCR的方法获得了喜马拉雅旱獭线粒体基因组全序列。并结合生物信息学分析方法,分别构建了30个啮齿目物种的系统进化树和15个松鼠科物种的进化树,所获得的研究结论如下:  (1)喜马拉雅旱獭线粒体基因组全序列长16,443 bp,其中包含2个rRNA基因,22个tRNA基因,13个蛋白质编码基因(PCGs)和一段长度为997bp的控制区序列。其中H链共编码28个基因,包括2个rRNA基因,12个蛋白质编码基因和14个tRNA基因,其余基因由L链编码,所有基因的排列顺序与大部分哺乳动物相同。  (2)在核苷酸组成上,2个rRNA基因和13个蛋白质编码基因A+T含量从COX3的59.4%到ATPase8的67.7%以及控制区的62.2%与全序列的63.5%相一致,均有明显的AT偏向性。  (3)喜马拉雅旱獭线粒体除控制区外,共有16处总长度为78bp的基因间隔和3处总长度23bp的基因重叠。基因微小间隔和重叠区的存在说明线粒体基因排列的紧凑性。  (4)在蛋白基因的起始密码子使用方面,除ND2和ND5使用ATT以及ND3使用ATA外,其余均以ATG为起始密码子。在所使用的终止密码子中,COX1和ATPase8为TAG,COX2、ND4L和ND5为TAA,ND6和CYTB为ATG,其余的6个蛋白基因均使用不完整的终止密码子。  (5)在预测的22个tRNA基因的二级结构中,除tRNA-Ser(GCU)缺少D臂之外,其余的均可形成典型的三叶草结构。所有预测的二级结构中共出现9处错配,分别有3处U-U,2处A-A,3处A-C和1处A-G。  (6)通过与啮齿目其他动物线粒体控制区序列的比较分析,将喜马拉雅旱獭线粒体控制区分为终止序列区、中央保守区和保守序列区3个区域,并识别了其中的7个保守序列:TAS-A、CSB-F、CSB-E、CSB-D、CSB-C、CSB-B和CSB1。  (7)对30种啮齿总目动物的线粒体基因组全序列(控制区除外)进行比较分析,采用ML法和贝叶斯法构建啮齿目动物系统进化树。结果证明喜马拉雅旱獭与欧亚红松鼠关系最近。  (8)对15种松鼠科动物的线粒体控制区序列进行比较分析,采用NJ法和ML法,构建松鼠科动物系统进化树,结果表明,在松鼠科内部喜马拉雅旱獭、加利福尼亚金背黄鼠(Spermophilus lateralis)以及佩罗特地松鼠(Perote ground squirrel)聚集的一支与松鼠亚科(Sciurinae)形成姐妹群并处于分类较原始的地位,而花栗鼠属(Tamias)的10个物种形成单系进化系统。
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