红角辉蝽和紫翅果蝽线粒体完整基因组测序及蝽亚科系统发育分析(半翅目: 蝽科)(英文)

【目的】本研究对红角辉蝽Carbula crassiventris和紫翅果蝽Carpocoris purpureipennis完整线粒体基因组测序,以探究蝽亚科(Pentatominae)线粒体基因组特征并重建其系统发育关系。【方法】使用Illumina MiSeq测序平台测定红角辉蝽和紫翅果蝽线粒体基因组全序列,并进行组装和注释。基于这2个种和其他30个蝽亚科分类单元线粒体基因组的13个蛋白质编码基因的第1和2位密码子以及2个rRNA基因的核苷酸序列,利用贝叶斯和最大似然法重建蝽亚科系统发育树。【结果】红角辉蝽和紫翅果蝽的线粒体基因组全长分别为15 824 和16 575 bp, 包含13个蛋白质编码基因、2个rRNA基因、22个tRNA基因和1个控制区。蝽亚科内线粒体基因组基因排列顺序保守且没有发现基因重排。此外,蝽亚科内的碱基组成、密码子使用和RNA结构均较为保守; 控制区重复序列拥有不同的长度、类型和拷贝数。基于贝叶斯法和最大似然法重建的系统发育树显示二星蝽族(Eysarcorini)、果蝽族(Carpocorini)、稻绿蝽族(Nezarini)和Antestiini构成一个稳定分枝。【结论】系统发育分析支持辉蝽属Carbula应属于二星蝽族,而果蝽属Carpocoris、斑须蝽属Dolycoris和珠蝽属Rubiconia同属于果蝽族。     

基于Cytb基因序列探讨蝽亚科11种昆虫的系统发育关系

对蝽亚科6属11种昆虫线粒体DNA细胞色素b基因部分序列进行PCR扩增和序列测定。比较其同源性,统计密码子使用频率并应用生物学软件构建分子系统树。在获得的432bp序列中,碱基T,C,A和G的平均含量分别是38．1,18．2,31．9和11．8％,表现出强烈的AT偏向性;就每个氨基酸密码子来看,第3位点的A＋T含量较高,达到85．5％。该序列片段中共有162个核甘酸位点发生变异（约占37．5％）,种间序列差异范围为0．9％～19．4％,平均为16．6％,变异较大。以筛豆龟蝽Megaeopta cribraria为外群,通过多种方法构建的系统发育树拓扑结构一致,这6属11种昆虫大致形成4个分支：珀蝽属、碧蝽属、菜蝽属3属的关系最接近,形成一个分支;真蝽属的3种聚为1支,与第1支形成姊妹群;曼蝽属的2种形成1支;麻皮蝽位于系统树的基部,为分化较早的1支,是蝽亚科中较为原始的类群。     

缘蝽亚科和巨缘蝽亚科部分种类细胞色素b基因序列及系统进化研究的探讨(半翅目:缘蝽科)

以线粒体细胞色素b(Cytb)基因作为分子标记,首次对缘蝽亚科和巨缘蝽亚科9种昆虫进行序列测定,获得Cytb基因412bp序列片段,该片段中碱基T、C、A、G的平均含量分别为34.0%、11.6%、34.5%和19.9%,A T平均含量为68.5%,明显高于G C含量(31.5%)。密码子第3位点的A T含量高达79.8%,属种间序列变异大,有188个核苷酸位点发生变异,碱基替换多发生于第3位点。以筛豆龟蝽为外群构建系统发育树,表明黑缘蝽属与缘蝽亚科其它属关系较远,同缘蝽属与巨缘蝽亚科关系较近,结合形态特征与序列变异情况,建议将黑缘蝽属和同缘蝽属从缘蝽亚科划出,同缘蝽归属于巨缘蝽亚科,并将黑缘蝽属提升为亚科。     

后丽盲蝽属作为属级分类单元的DNA分子证据

用蛋白酶K消化法提取并正反链双向测得半翅目盲蝽科盲蝽族(Mirini)中后丽盲蝽属(Apolygus)和草盲蝽属(Lygus)9个种的线粒体DNA细胞色素b基因片段的序列,应用Mega计算该两个属7个种11个Cyt b 432 bp片段序列的碱基组成、核苷酸的种间变异率、所编码的144个氨基酸的变异率。其核苷酸变异率：后丽盲蝽属内小于0．02,草盲蝽属内小于0．08(个别种例外);两个属种类之间平均变异率都大于0．10,平均为0．15。氨基酸变异率：后丽盲蝽属内种间无变异,而草盲蝽属内只有L．gemellatus与其他种间有13个氨基酸变异,仅占9．03％;两属各种类间却存在8～11个氨基酸的变异。表明在分子水平上两属之间较之于属内种间具有明显的差异,支持将后丽盲蝽从亚属提升为属级分类单元的分类观点。     

基于COI基因序列的九种真蝽属昆虫的分子系统学研究(半翅目:蝽科)

通过对真蝽属Pentatoma 9种昆虫线粒体COI基因约798bp的序列进行分子进化分析,并以同蝽科宽铗同蝽Acanthosoma labiduroides为外群,采用最大简约法、最大似然法和邻接法构建了分子系统树,来探讨真蝽属的系统发育关系.研究结果支持褐真蝽群P. semiannulata-group的划分,绿角真蝽Pentatoma viridicornuta应划归到褐真蝽群P. Semiannulata-group;红足真蝽群中的角肩真蝽P. angulata与红足真蝽P. rufipes遗传距离较小,它们是否为1个物种值得关注;真蝽属各群之间的系统发育关系以及是否可分为3个属值得进一步研究.     

三种辉蝽的核型研究（半翅目：蝽科）

本首次研究了采于中国的辉蝽属三个种一辉蝽（Carbula obtusangula Reuter)、北方辉蝽（Carbula putoni(Jakovlev),凹肩辉蝽（Carbula sinica Hsiao et Cheng)的核型,结果表明,三个种均具有典型的蝽科核型即：2n(♂）＝14,具有XY性别决定机制,但是三个种的常染色体和性染色体在减数分裂时期的行为以及核型分析的结果和模式图各不相同,而且在北方辉蝽中出现了1－2条超数染色体,这些特点可为辉蝽属昆虫的形态分类及系统发育提供有用的证据。     

大黑毛肩长蝽(半翅目:异翅亚目:地长蝽科)线粒体基因组及地长蝽科系统发育地位探讨

为了更加深入地了解地长蝽科的基因组水平特征,测序并分析了大黑毛肩长蝽Neolethaeus assamensis(半翅目:异翅亚目:地长蝽科:毛肩族)的线粒体基因组序列。大黑毛肩长蝽线粒体基因组是双链共价环状DNA分子,长度为17097 bp,编码13个蛋白质编码基因,22个t RNA基因和2个r RNA基因,基因排列方式同果蝇Drosophila yakuba一致。大黑毛肩长蝽线粒体基因组内存在2个大的非编码区。一个是控制区,另一个是位于ND6和Cyt B之间的串联重复区域,TRR4.4。控制区内包含7类共9个结构显著的区域,如一个茎环结构,3个非串联的重复序列以及其他5个结构区域。TRR4.4长802 bp,包括4个184 bp的重复单元和1个66 bp的部分重复单元。TRR4.4的重复单元与控制区中TRR2.7的重复单元在长度、方向以及核苷酸组成等方面几乎完全一致。22个t RNA全部能够折叠为典型的三叶草二级结构。16S r RNA二级结构包含6个结构域(结构域III在节肢动物中缺失)和44个茎环结构,12S r RNA二级结构包含3个结构域和28个茎环结构。基于蝽次目15个线粒体基因组数据分析得到的系统发育结果,支持地长蝽科位于长蝽总科基部分支的观点。     

五种真蝽(Pentatoma Olivier) mtDNA-COII基因序列分析及系统发育关系初探(半翅目:蝽科)

测定并比较分析了真蝽属(Pentatoma)5种昆虫：褐真蝽P．semiannulata、斜纹真蝽P．illuminata、红足真蝽P．rufipes、H本真蝽P．japonica和金绿真蝽P．metallifera以及益蝽亚科2种外群种类(并蝽Pinthaeus humeralis和蠋蝽Arma custos)mtDNA—COII基因部分序列,依据分子数据建立了该5种昆虫的系统发育关系。结果显示,5种真蝽COII基因A T平均含量(73％)高丁弹尾目、缨尾目和直翅目昆虫,低于双翅目、鳞翅目及膜翅目昆虫,而与缨翅目的蓟马和半翅目的突角长蝽Oncopeltus fasciatus非常接近。系统发育结果显示,红足真蝽与日本真蝽亲缘关系最近,形成一个姊妹群,斜纹真蝽与金绿真蝽亲缘关系较近,也形成一个姊妹群,褐真蝽为较早分化的种类。     

蝽科部分昆虫细胞色素b基因序列及其系统发育关系的探讨

以线粒体细胞色素b(Cyt b)基因作为分子标记,对蝽科蝽亚科3种、益蝽亚科2种、荔蝽亚科1种、盾蝽亚科2种昆虫进行序列测定,获得Cyt b基因432bp的序列片段,该片段中碱基T、C、A、G的平均含量分别为31．3％、12．4％、37．6％和18．7％,A T平均含量为68．9％,明显高于G C含量(30．1％);密码子第三位点A T含量更高达82．7％。属和种间序列变异大,碱基替换多发生在第三位点。以筛豆龟蝽(Megacopta cribraria)为外群构建系统发育树,结合形态特征与序列变异率,赞同将盾蝽亚科、荔蝽亚科从蝽科划分出来并提升为科的观点,它们之间的系统关系为：盾蝽科与荔蝽科形成姊妹群,较蝽科发育得早;蝽科作为一个单系群,是蝽总科中最为进化的类群。     

大头隆胸长蝽线粒体基因组测序及分析(半翅目:地长蝽科)

地长蝽科隶属于半翅目异翅亚目蝽次目长蝽总科,该科包括15个族,缢胸族是其中包含属最多的族,而目前该族物种尚无线粒体基因组报道.该族中的隆胸长蝽属昆虫是一个仅在东洋界分布的类群,其中大头隆胸长蝽Eucosmetus incisus(Walker,1872)在中国水稻种植地区广泛发生,是重要的水稻害虫.因此,对大头隆胸长蝽开展线粒体基因组研究具有重要意义.本研究测定了大头隆胸长蝽线粒体基因组编码区域的全部基因序列,并分析了其主要特征,结果如下:(1)共测得大头隆胸长蝽线粒体基因序列长度为14 562 bp,由一部分控制区和典型的37个基因组成,包括22个转运RNA基因,13个蛋白编码基因和2个核糖体RNA基因.其线粒体基因排列顺序同果蝇Drosophila yakuba和大多数蝽次目昆虫排列顺序相同.(2)除tRNA-His缺少TΨC环、不能正常折叠外,其它21个tRNA均能折叠成经典三叶草结构.16SrRNA的结构域IV和V比结构域Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ更保守,12S rRNA的结构域Ⅲ比结构域Ⅰ和Ⅱ更保守.在蝽次目昆虫中,存在两个较稳定的重叠区域,分别位于ATP8和ATP6,ND4和ND4L之间,并且这两段基因重叠区互为反向互补序列(ATGATAA).(3)核苷酸组成和密码子的使用都表现出了很高的AT偏向性,在13个蛋白编码基因和2个核糖体RNA中,由N链编码的基因都是TA偏移和GC偏移,而除C0I之外所有由J链编码的基因都刚好相反,都是AT偏移和CG偏移,COI为TA偏移和CG偏移.使用最频繁的密码子均由AT组成,且多数不与tRNA反密码子严格配对.本文为对缢胸族昆虫线粒体基因组序列的首次报道,为将来开展缢胸族昆虫相关的分子系统发育研究初步提供了基础数据.除对大头隆胸长蝽本身的分析外,我们还联合了蝽次目毛点类中其它物种的同源序列,针对红蝽总科、缘蝽总科和长蝽总科间的系统发育关系进行了研究,结果表明了长蝽总科的单系性,与其亲缘关系最近的是缘蝽总科.     

STUDY ON THE KARYOTYPES OF THREE SPECIES OF GENUS CARBULA (HETEROPTERA: PENTATOMIDAE)

Abstract  The karyotypes and meiotic behaviors of three Carbula species ( Carbula obtusangda Reuter, C. putoni (Jakovlev)and C. sinica Hsiao et Cheng) were studied. Karyotype analyses using specific software were made and model karyotype chart was presented. All three species have the typical diploid Chromosome number of 14 for the family Pentatomidae and X-Y sex chromosomal mechanism, but the behavior of autosomes and sex-chromosomes during meiosis among three species are different, and one or two supeeruumerary chromosomes were detected in C. putoni . These characteristics may provide some useful clues on the study of pentatomid taxonomy and phylogeny.     

Chromosome Observations of Eight Species Endemic to China

A report of chromosome numbers for eight species endemic to China is made in the paper, including first counts for 4 genera and 4 species and first karyotypic analyses of two species. Sinojohnstonia chekiangensis (Migo) W. T. Wang (Boraginaceae) 2n=24*; Coptis chinenis Franch (Ranunculaceae) 2n=18**; Dichocarpum dalzielii (Drumm. et Hutch.) W. T. Wang et Hsiao (Ranunculaceae) 2n=24*; Eomecon chionantha Hance (Papaveraceae) 2n=18; Camptotheca acuminata Dcne. (Nyssaceae) 2n=44; Calycanthus chinensis Cheng et S. Y. Chang (Calycanthaceae) 2n=22**; Eucommia ulmoides Oliv. (Eucommiaceae) n=17; Pinellia pedatisecta Schott (Araceae) 2n=26; The previous reports of chromosome numbers of the same groups are compared with our own (See Table 1). The vouchers for the present study are preserved in the Herbarium of Futan University.     

Species identification of aphids (Insecta: Hemiptera: Aphididae) through DNA barcodes

A 658-bp fragment of mitochondrial DNA from the 5' region of the mitochondrial cytochrome c oxidase 1 (COI) gene has been adopted as the standard DNA barcode region for animal life. In this study, we test its effectiveness in the discrimination of over 300 species of aphids from more than 130 genera. Most (96%) species were well differentiated, and sequence variation within species was low, averaging just 0.2%. Despite the complex life cycles and parthenogenetic reproduction of aphids, DNA barcodes are an effective tool for identification.     

Isolation and Characterization of Total DNA from Several Endangered Species and Their Allies

A low pH extraction medium with high salts, which avoids ionization and subsequent oxidation of phenolic compounds during tissue grinding and precipitation of large amounts of materials, were successfully used to obtain total DNA from Cathaya argyrophylla Chun et Kuang, Paeonia suffruticosa var. spontanea, Cimici fuga nanchuanensis Hsiao, Adenophora potaninii (Congeneric species with A. lobophylla) etc. The DNA yields, quality and purity were characterized. These isolated DNA could be used directly for RFLP and RAPD analysis which are useful as molecular genetic markers without sedimentation in cesium chloride gradient or column chromatography. A fast, inexpensive and reliable procedure has been developed for detecting the genetic diversity of endangered plants.     

DNA Isolation and Amplification from Cacti

The cacti family is a morphologically heterogeneous group comprising 100 genera and about 1500 species (Hernandez and Barcenas, 1996). With the exception of one genus, all members of this family are native to America (Hernandez and Barcenas, 1996). There are three subfamilies, Opuntioideae, Cactoideae, and Pereskioideae (Gibson and Nobel, 1986). DNA isolation from cacti is notoriously difficult because they contain high amounts of polysaccharides and secondary metabolites which form insoluble complexes with nucleic acids during extraction (Guillemaut and Marechal-Drouard, 1992). Like in other groups of plants, the secondary metabolites and polysaccharides in cacti inhibit enzyme action (Porebski et al., 1997). The polysaccharides are visually evident by their viscous, glue-like texture and they make the DNA unmanageable when pipeting and hard to amplify by the polymerase chain reaction (PCR) (Poresbski et al., 1997). We report an easy and inexpensive protocol to isolate DNA from cacti. We used this method to isolate DNA from 85 species (170 individuals) of 39 genera of the subfamilies Pereskioideae, Opuntioidea, and Cactoideae. This procedure is a modification of a protocol described by De la Cruz et al. (1995) for the Cacti family. It requires only a few grams of tissue and does not require destruction of the whole plant to produce high molecular weight genomic DNA. The DNA from this procedure can be amplified consistently by PCR and used for RAPD analysis.     

几种濒危植物及其近缘类群总DNA的提取与鉴定

用低ｐＨ 介质,高盐沉淀蛋白质方法成功地从银杉（Ｃａｔｈａｙａ ａｒｇｙｒｏｐｈｙｌｌａ Ｃｈｕｎ ｅｔＫｕａｎｇ）、矮牡丹（Ｐａｅｏｎｉａ ｓｕｆｆｒｕｔｉｃｏｓａ ｖａｒ． ｓｐｏｎｔａｎｅａ）、南川升麻（Ｃｉｍ ｉｃｉｆｕｇａ ｎａｎｃｈｕａｎｅｎｓｉｓＨｓｉａｏ）、裂叶沙参（Ａｄｅｎｏｐｈｏｒａ ｌｏｂｏｐｈｙｌｌａ）的同属种泡沙参（Ａ． ｐｏｔａｎｉｎｉｉ）等植物中提取和部分纯化了细胞总ＤＮＡ,并对其产率、质量和纯度作了鉴定。此方法的关键是用了一个低ｐＨ提取介质,它能有效防止组织破碎及沉淀大量材料时的电离化作用及酚化合物的进一步氧化。所得ＤＮＡ 不需经氯化铯梯度离心或柱层析,直接可用于限制性片断长度多态性（ＲＦＬＰ）及随机扩增的ＤＮＡ多态性（ＲＡＰＤ）等分子水平的遗传标记。为检测濒危植物的遗传多样性提供了一套迅速、简便和可靠的技术方案