【摘要】：癭蜂科隸屬于膜翅目(Hymenoptera)癭蜂總科(Cynipoidea),是該總科中唯一植食性常見農(nóng)林類害蟲。隨著線粒體基因組序列在系統(tǒng)發(fā)育研究中的廣泛應(yīng)用,使得通過線粒體基因組探究物種在不同分類階元的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系成為可能。截止目前為止,NCBI中已經(jīng)積累了113種膜翅目昆蟲全線粒體基因組,主要集中于繭蜂、蜜蜂、姬蜂和葉蜂等個體較大的蜂類。由于癭蜂科昆蟲個體非常小,大多數(shù)個體均小于3mm,體長范圍位于1-10mm,因此癭蜂總科僅有1種枝跗癭蜂Ibalia leucospoides(NCBI登錄號:KJ814197)獲取了全線粒體基因組。癭蜂科所屬細蜂類內(nèi)部系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系不明確,癭蜂科的進化地位也存在爭議。本研究采用二代測序Illumina Hi Seq平臺,對膜翅目癭蜂總科癭蜂科紋癭蜂屬黃紋癭蜂Andricus flavus和Andricus sp.nov.、客癭蜂屬Synergus castaneus和栗癭蜂屬Dryocosmus kuriphilus四種癭蜂昆蟲線粒體進行了線粒體基因組序列測定,并進行了組裝、注釋和分析。利用比較基因組學(xué)與生物信息學(xué)結(jié)合的方法分析癭蜂科線粒體基因組的特征,對癭蜂科線粒體基因排列順序與祖先昆蟲進行了對比和說明。計算Ka、Ks、Ka/Ks比較癭蜂科昆蟲基因在進化中是否受選擇壓力。通過下載NCBI數(shù)據(jù)庫中已收錄的膜翅目細腰亞目細蜂類12種昆蟲的線粒體基因組,基于線粒體13個蛋白質(zhì)編碼基因數(shù)據(jù)集,采用最大似然法(Maximum Likelihood)和貝葉斯算法(Bayesian)對細蜂類構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系,對系統(tǒng)樹結(jié)果進行合理分析。主要研究結(jié)果如下:1、通過高通量測序技術(shù)測得Andricus flavus、Andricus sp.nov.、Synergus castaneus和Dryocosmus kuriphilus的線粒體基因組。黃紋癭蜂共獲得11個蛋白質(zhì)編碼基因,2個r RNA基因,12個t RNA基因;Andricus sp.nov.共獲得12個蛋白質(zhì)編碼基因,2個r RNA基因,10個t RNA基因;Synergus castaneus共獲得13個蛋白質(zhì)編碼基因,2個r RNA基因,21個t RNA基因;Dryocosmus kuriphilus共獲得12個蛋白質(zhì)編碼基因,1個r RNA基因,16個t RNA基因。2、Andricus flavus、Andricus sp.nov.、Synergus castaneus和Dryocosmus kuriphilus基因組在堿基組成上均具有AT偏向性,A+T含量遠高于G+C含量,通過計算AT和CG偏斜值發(fā)現(xiàn),不同類型基因中堿基使用偏好性不同。此外,第三位密碼子處A+T含量高于其他兩個位點。所有蛋白質(zhì)編碼基因起始密碼子均為ATN,包括ATA、ATT、ATC、ATG,ATT使用頻率最高,以TAA或不完整的TA或T為終止密碼子。大多數(shù)t RNA二級結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)典型的三葉草型,存在多處常見的G-U錯配。使用次數(shù)最多的密碼子為UUA(Leu1),密碼子第三位為A或U的密碼子相對同義密碼子RSCU值均大于1。3、癭蜂科線粒體基因排列順序與祖先昆蟲的排列順序不同,多個基因發(fā)生了位置變化和方向變化,存在基因重排現(xiàn)象。4、通過計算四種癭蜂蛋白質(zhì)編碼基因的Ka、Ks、Ka/Ks值,發(fā)現(xiàn)癭蜂科昆蟲在進化中受到純化作用。5、采用12種細蜂類昆蟲和本實驗測得的四種癭蜂昆蟲線粒體基因的13個蛋白質(zhì)編碼基因核苷酸序列為數(shù)據(jù)集,用最大似然法和貝葉斯法分別構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹,綜合分析可知:細蜂類在總科水平分類關(guān)系不明確,科內(nèi)分類關(guān)系穩(wěn)定。
【學(xué)位授予單位】：浙江農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S433
【圖文】：

圖 3.1 黃紋癭蜂相對同義密碼子使用頻率（RSCU）Figure 3.1 The relative synonymous codon usage of Andricus flavus3.1.1.4 tRNA 基因本研究測得 Andricusflavus 線粒體基因組中 12 個 tRNA 基因，長度介于 59-71bp之間（表 3.2），通過 Mitos 獲取比對成功的 tRNA 進行 tRNA 二級結(jié)構(gòu)預(yù)測，12 個tRNA 基因的二級結(jié)構(gòu)均為典型的三葉草結(jié)構(gòu)，均包含四條恒定的臂：氨基酸臂、反密碼子臂、雙氫脲嘧啶臂和 TΨC 臂。圖 3.2 為 12 個 tRNA 基因的二級結(jié)構(gòu)圖�；蜷g配對通常都遵循堿基互補配對原則，通過形成穩(wěn)定的氫鍵從而維持二級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。但也有少數(shù)部位發(fā)生了堿基錯配，錯配形式主要是 G-U 配對，共 4 處，由 5’端開始計數(shù)，分別出現(xiàn)的在 trnA 第 2 位、trnP 第 13 位、trnV 第 10 位和 trnY 第 10 位。trnRTΨC 環(huán)缺失。trnC 和 trnR 的氨基酸接受臂出現(xiàn)了變異，堿基未配對而形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

20圖 3.2 Andricus flavus tRNA 二級結(jié)構(gòu)圖Figure3.2 tRNA secondary strcture of Andricus flavus3.1.1.5 rRNA 基因黃紋癭蜂包含 2 個 rRNA 基因 rrnL 和 rrnS，位于 trnR 和 trnC 之間，長度分別為1358bp 和 726bp，均由 N 鏈進行編碼。trnR 與 rrnL 間存在 738bp 的基因間隔，rrnS和 trnC 存在 6bp 的基因重疊。3.1.2 Andricus sp. nov. 線粒體基因組基本特征3.1.2.1 線粒體基因組結(jié)構(gòu)Andricus sp. nov.線粒體基因組包括有 12 個蛋白編碼基因（atp6、atp8、nad2-6、nad4L、cox1-3、cob），nad1 基因缺失，2 個 rRNA 基因（rrnL 和 rrnS），以及 10 個tRNA 基因。其中 15 個基因由 J 鏈進行編碼，包括 9 個蛋白質(zhì)編碼基因（cox1、cox2、

基因全部由 J 鏈進行編碼。12 個蛋白質(zhì)編碼基因都以 ATN 為起始密碼子，共有 5 個基因以 ATT 為起始密碼子，分別為：nad2、cox2、nad4L、nad5；以 ATC 為起始密碼子的僅 atp8 基因；有 2 個基因以 ATG 作為起始密碼子，分別為：atp6、cob；而 cox1、nad3、nad6 這 3 個則以 ATA 作為起始密碼子。對于終止密碼子的使用，除 nad4L 以TAG 結(jié)尾，cox3 以不完整的 TA 結(jié)尾外，剩余的 10 個蛋白編碼基因都以 TAA 結(jié)尾。利用軟件統(tǒng)計 12 個蛋白質(zhì)編碼基因（去掉終止密碼子后）的密碼子使用情況，Andricus sp. nov.共使用 3234 個密碼子，其中 UUA（Leu1）使用頻率最高，共 490 次，其次是 AUU（Ile）、UUU（Phe）、AUA（Met），使用次數(shù)分別為 342、290 和 289。Andricus sp. nov.相對同義密碼子使用頻率（RSCU）見圖 3.3，在所有密碼子中，UUA的使用頻率最高，AGC 而的使用頻率最低。在 21 個氨基酸中，同時對應(yīng)兩個氨基酸的有絲氨酸（Ser）和亮氨酸（Leu），分別對應(yīng) trnS1、trnS2 和 trnL1、trnL2，對應(yīng)的編碼氨基酸的密碼子中使用頻率最高的分別是 UCU、AGA、UUA 和 CUA。所有氨基酸中占比最高的為 Ser1。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 郭瑞;王義平;吳鴻;;蟲癭多樣性及其與寄主植物和環(huán)境間關(guān)系[J];環(huán)境昆蟲學(xué)報;2012年03期

2 申欣;田美;朱長保;劉會蓮;趙方慶;;應(yīng)用新一代測序技術(shù)測定大室別藻苔蟲線粒體基因組全序列[J];海洋學(xué)報(中文版);2012年02期

3 江世宏;孟子燁;陳曉琴;李廣京;;核糖體DNA序列分析在昆蟲系統(tǒng)學(xué)研究中的應(yīng)用[J];昆蟲分類學(xué)報;2008年03期

4 徐慶剛,花保禎;線粒體DNA在昆蟲系統(tǒng)學(xué)研究中的應(yīng)用[J];西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2001年S1期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 邱忠營;直翅目昆蟲線粒體基因組比較、譜系及進化研究[D];陜西師范大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 華亞瓊;中國按蚊屬分類研究及兩種按蚊的線粒體基因組測序分析[D];重慶師范大學(xué);2016年

2 郭瑞;中國癭蜂科昆蟲系統(tǒng)分類研究[D];浙江農(nóng)林大學(xué);2012年

本文編號：2779171