【摘要】：蝙蝠隸屬于翼手目(Chiroptera),是哺乳動物中的第二大類群。蝙蝠屬于夜行性動物,傳統(tǒng)分類中的小蝙蝠擁有回聲定位能力,它們主要是靠回聲定位進行捕食和辨別方向,而有些蝙蝠就沒有回聲定位能力而是靠視覺和嗅覺來尋找食物和辨別方向。有研究認為蝙蝠是能夠看到紫外光的,然而,目前針對于蝙蝠能夠看到紫外光的研究僅局限于相關(guān)理論研究和一些電生理實驗,并沒有進行體外功能實驗的驗證。此外,還有研究報道,一些洞棲型果蝠由于長期棲息在黑暗無光的洞穴中導(dǎo)致SWS1基因發(fā)生缺失。有趣的是,使用恒頻回聲定位的蝙蝠則是由于視覺與回聲定位能力之間發(fā)生感官代償,導(dǎo)致SWS1基因缺失。因此,本論文對部分蝙蝠的SWS1視色素進行了體外功能驗證并對使用恒頻回聲定位的帕氏髯蝠(Pteronotus parnellii)SWS1基因的進化進行了研究。本論文的第一部分是蝙蝠紫外視覺的分子進化研究與功能驗證。首先,我們選擇了占據(jù)不同生態(tài)位的11種蝙蝠,對它們的SWS1基因進行擴增和測序。有趣的是,在進行測序結(jié)果分析時,發(fā)現(xiàn)普通吸血蝠(Desmodus rotundus)和白翼吸血蝠(Diaemus youngi)的SWS1基因已經(jīng)變?yōu)榧倩�。為了研究其他蝙蝠的SWS1基因在整個哺乳動物進化過程中的選擇壓力,我們共選擇了81種哺乳動物的SWS1基因序列進行選擇性壓力分析,結(jié)果表明八種現(xiàn)存蝙蝠的SWS1基因在其進化過程中非常保守。除此之外,本研究還對八種現(xiàn)存的蝙蝠物種及其祖先的SWS1視色素進行了體外功能驗證,實驗結(jié)果表明,它們的SWS1視色素均對紫外光敏感,最大吸收波長(λ_(max))范圍為357nm-359nm。以上結(jié)果表明紫外視覺對部分蝙蝠物種具有重要作用,但對另一部分物種已不重要。本論文的第二部分對P.parnellii的SWS1視色素功能進行了研究。首先,將本課題組兩個P.parnellii個體的Cytb基因并進行擴增和序列比對,最終確認這兩個P.parnellii個體分別屬于P.mexicanus和P.sp1兩個物種。隨后我們擴增了這兩個個體的SWS1基因序列,結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們的SWS1基因編碼區(qū)序列完整。我們接下來對髯蝠SWS1基因在進化過程中受到的選擇壓力進行了分析。結(jié)果表明,與其他哺乳動物以及其他使用斜頻回聲定位的髯蝠相比,使用恒頻回聲定位的P.mexicanus、P.sp1及帕氏髯蝠物種復(fù)合體祖先的SWS1基因均趨于中性進化。體外功能實驗結(jié)果表明,帕氏髯蝠物種復(fù)合體祖先與灰髯蝠的SWS1視色素均對紫外光敏感,最大吸收波長均為357nm,而使用恒頻回聲定位的P.mexicanus與P.sp1的SWS1視色素則無光譜吸收功能,說明它們的SWS1視色素功能在進化過程中發(fā)生了獨立喪失。隨后,我們對P.mexicanus SWS1視蛋白的表達進行了驗證。我們通過Western blot和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進行蛋白表達測定,結(jié)果表明P.mexicanus的SWS1視色素表達,但是并沒有功能。最后,為了闡明其功能喪失的分子機制,通過實驗驗證最終確定是由三個關(guān)鍵氨基酸替代所導(dǎo)致,分別是G6R、G83A和R314W。三個位點中任何一個位點突變就會導(dǎo)致P.mexicanus SWS1視色素功能喪失。將6、83和314位點同時進行反向突變可以恢復(fù)P.mexicanus SWS1視色素的功能。本論文通過對具有代表性的蝙蝠SWS1基因進行擴增和分析,并對其視色素進行功能驗證,實驗結(jié)果表明,紫外視覺在部分蝙蝠中具有非常重要的作用,但在另一些物種中喪失。另外,在P.mexicanus SWS1視蛋白功能的研究中發(fā)現(xiàn),SWS1基因雖然存在的但是并沒有功能。后續(xù)的研究發(fā)現(xiàn),這是由于三個關(guān)鍵位點的氨基酸替代導(dǎo)致SWS1視色素功能喪失。因此,本研究結(jié)果表明SWS1基因存在并不能完全說明蝙蝠具有紫外視覺。
【圖文】：

圖 1-1 哺乳動物的系統(tǒng)發(fā)育進化Figure. 1-1 Phylogenetic evolution of mammals的分類屬于哺乳綱翼手目，夜行性生活，共有 18 個科 1100 多個物種，的 20%，是僅次于嚙齒類的第二大類哺乳動物(Patterson, 1994; El椎動物中，只有蝙蝠和鳥類具有飛行能力，而且蝙蝠是唯一會飛的布較廣，在除南北極等極端環(huán)境以外的其他陸地地區(qū)均有分布，中具有重要作用(Wimsatt and Fenton, 1970; Simmons, 2005)。傳統(tǒng)形態(tài)特征、食性及是否有回聲定位能力將其分為大蝙蝠亞目（Me目（Microchiroptera），也就是所謂的大蝙蝠和小蝙蝠(Gentry, 20括狐蝠科一科（42 屬），因為其僅分布于舊大陸熱帶地區(qū)，且主，，故而通常又被稱為 舊大陸果蝠 。狐蝠科中的絕大多數(shù)蝙蝠

沈陽農(nóng)業(yè)大學博士學位論文2.2 結(jié)果與分析2.2.1 蝙蝠基因組 DNA 和總 RNA 提取結(jié)果（一）蝙蝠基因組 DNA 提取結(jié)果使用蝙蝠的翼膜或肌肉組織進行基因組 DNA 提取，提取結(jié)果見圖 2-1。由圖 2-1 可知，提取的 11 種蝙蝠的基因組 DNA 中皺唇犬吻蝠和馬來假吸血蝠的 DNA 有降解，其余 DNA 的提取效果較好，可以用于后續(xù)實驗。
【學位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：Q953

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