發(fā)布時間：2019-10-10 07:51

【摘要】：本研究采用Long-PCR和sub-PCR相結(jié)合的方法擴增了中華板胸蝗、日本鳴蝗、大脛刺蝗和青海痂蝗線粒體基因組序列,并對序列進行了測序、組裝、注釋、分析。聯(lián)合本實驗室已測的直翅目線粒體基因組序列和GenBank上收錄的數(shù)據(jù),共計94條序列,分別用最大似然法和貝葉斯法重建系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。同時,將94種蝗蟲按照翅型的不同劃分為長翅型和短翅型,使用PAML軟件計算了兩種翅型蝗蟲線粒體蛋白編碼基因的同義替換速率與非同義替換速率比值(co=dN/dS),用于研究在進化過程中兩種翅型的蝗蟲所受選擇壓力的情況。研究的主要結(jié)果如下：1.四個物種的全線粒體基因組序列長度分別為：中華板胸蝗15591bp,日本鳴蝗16046bp,大脛刺蝗16085bp,青海痂蝗15919bp；均由22個tRNA基因,13個蛋白編碼基因,2個rRNA基因和一個A+T控制區(qū)組成,基因排列順序和蝗總科的相同,均發(fā)生了KD轉(zhuǎn)位現(xiàn)象,即tRNAASP(D)排在了tRNALys(K)之前。四個物種基因組序列的堿基組成有明顯的AT偏向性,其中大脛刺蝗,日本嗚蝗及青海痂蝗的AT含量均高于75%,中華板胸蝗是74%。2.除終止密碼子外,線粒體蛋白編碼基因的AT含量分別是：中華板胸蝗73%,日本鳴蝗75%,大脛刺蝗74.3%,青海痂蝗74.5%；四個物種蛋白編碼基因密碼子第3位點的AT含量最高,分別是：中華板胸蝗87.8%,日本鳴蝗90.1%,大脛刺蝗87.5%,青海痂蝗88.1%。蛋白編碼基因的AT偏倚會影響密碼子的使用情況,其中最常使用的起始密碼子是ATN,終止密碼子是TAN,其中中華板胸蝗,大脛刺蝗的ND5基因的終止密碼子是TA,青海痂蝗CO1基因的終止密碼子是T。3.除tRNASer(AGN)二級結(jié)構(gòu)中的二氫尿嘧啶臂的缺失外,其余tRNA的均能折疊成典型的三葉草型二級結(jié)構(gòu)。在tRNA的二級結(jié)構(gòu)中存在一些堿基的錯配現(xiàn)象,其中中華板胸蝗有31處錯配,包括24個G-U,4個U-U,1個A-C, A-A, A-G錯配,日本鳴蝗共有24處錯配,包括21個G-U,1個A-A, A-G, U-U;大脛刺蝗錯配存在23處,分別是21個G-U,1個A-A, U-U;青海痂蝗的錯配有31處,其中有22個G-U,3個U-U,2個A-A,3個A-C,1個C-U。4.12S rRNA和16S rRNA基因均位于tRNALeu(CUN)和AT控制區(qū)之間,由tRNAVal基因分開。中華板胸蝗,日本鳴蝗,大脛刺蝗和青海痂蝗的12S rRNA的長度分別是788bp,847bp,834bp,836bp; 16S rRNA的長度分別是1315bp,1310bp,1316bp,1319bp。A-T控制區(qū)均介于12S rRNA與tRNAIle基因之間,四個物種中AT含量分別是：日本鳴蝗83.9%,大脛刺蝗84.5%,青海痂蝗84.7%,含量最高的是中華板胸蝗86.5%。5.本研究利用了最大似然法和貝葉斯法對94種直翅目昆蟲不同的數(shù)據(jù)集進行了系統(tǒng)發(fā)生分析。結(jié)果如下：兩種方法建樹結(jié)果基本類似,并發(fā)現(xiàn)37genes和13PCGs數(shù)據(jù)集構(gòu)建的系統(tǒng)樹支持蝗亞目和螽亞目的單系性。在螽亞目中,駝螽總科和螽斯總科聚為一支,與蟋蟀總科互為姐妹群。在蝗亞目中,斑翅蝗科和斑腿蝗科分別形成單系群,大脛刺蝗和青海痂蝗具有很近的親緣關(guān)系均聚在斑翅蝗科,與夏氏分類系統(tǒng)相同。在斑腿蝗科中,中華板胸蝗和中華稻蝗及小卵翅蝗的關(guān)系較近。蝗亞目中的蜢總科,蚱總科,蚤螻總科以及蝗總科中的網(wǎng)翅蝗科,槌角蝗科及劍角蝗科均不支持單系性,例如劍角蝗科的日本鳴蝗和網(wǎng)翅蝗科的理塘白紋蝗總是聚在一起。6.按照翅型劃分后,計算兩種翅型的13個蛋白編碼基因聯(lián)合的ω值,發(fā)現(xiàn)長翅型和短翅型的ω不存在顯著性差異。當對每種翅型的蛋白編碼基因逐一進行選擇壓力的檢驗時發(fā)現(xiàn),長翅型的ATP8基因的ω值大于1,表明此基因在進化過程中所受的適應性選擇壓力大一些；其他基因的ω值均小于1,表明這些基因所受凈化選擇壓力強一些,用于維持它們的功能,保證能量供應的順利進行。
【圖文】：

．２．２線粒體基因組生物信息學分析體系逡逑生物信息學分析是研究線粒體基因組學必不可少的生物學分析手段，大概包括４個步驟（圖１－２）。首先是序列組裝，在組裝之前要對每條測序結(jié)果進ＬＡＳＴ同源性搜索Ｗ確定序列的可用性，刪除測序質(zhì)量差的和非目的序列后使裝軟件對可用的序列進行組裝；其次是序列注釋，，準確的基因組注釋結(jié)果是組數(shù)據(jù)分析的先決條件，尤其對系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的重建，基因組重排機制的研及對序列變異作用的調(diào)查研究都有很重要的影響。目前有Ｈ個在線的全線粒因組注釋程序，Ｄ０ＧＭＡ【５］邋（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｏｇｍａ．ｃｃｂｂ．ｕｔｅｘａｓ．ｅｄｕ／），逡逑ＯＳＡＳ【６］（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｏｓａｓ．ｂｙｕ．ｅｄｕ／），逡逑ＩＴＯＳ［７ｌ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｉｔｏｓ．ｂｉｏｉｎｆ．ｕｎｉ－Ｉｅｉｚｉｇ．ｄｅ／）可切利用，Ｈ者均能提供相應的圖表格＾＾＞１及輸出８６９扣１１格式的注釋文件幫助新測序的線粒體基因組向0６１１６３１１杉庫提交；第Ｈ步是注釋完成的序列進巧結(jié)構(gòu)基因組學的分析；最后聯(lián)合其他體基因姐序列，使用軟件確定ｍｔＤＮＡ序列進化的最適模型并推斷出系統(tǒng)發(fā)育。逡逑

對ＤＮＡ稀釋１０倍后用作Ｌｏｎｇ－ＰＣ艮的模板，所有Ｌｏｎｇ－ＰＣＲ所用引物見表逡逑２－３。擴增產(chǎn)物用化８％輕質(zhì)糖凝膠電泳檢測，對擴增較好的片段做切膠純化后送公逡逑司測序。部分Ｌｏｎｇ－ＰＣ民擴增結(jié)果如圖３－１。逡逑＇

本文編號：2547077