短额负蝗线粒体基因组及其lrRNA和srRNA二级结构分析

采用长距PCR扩增及保守引物步移法测定并注释了短额负蝗的线粒体基因组全序列。结果表明，短额负蝗的线粒体基因组全长15 558 bp，A+T含量为74.3%，37个基因位置与飞蝗的一致，基因间隔序列共计11处64 bp，间隔长度从1～16 bp不等；有15对基因间存在51 bp重叠，重叠碱基数在1～8 bp之间。13个蛋白质编码基因中找到6种可能的起始密码子，有12个基因在基因3＇端能找到完全的TAA或TAG终止密码子，只有ND5基因终止密码子为不完整的TA。除tRNA^Ser（AGN）外，其余21个tRNA基因的二级结构均属典型的三叶草结构。tRNA^Ser（AGN）的DHU臂缺失，在相应的位置上只形成一个环。预测的lrRNA二级结构总共有6个结构域（结构域Ⅲ缺失），49个茎环结构。预测的srRNA的二级结构包含3个结构域，33个茎环结构。A+T丰富区中存在一个被认为与复制及转录起始有关的Ploy（T）（T-stretch）结构。     

李氏大足蝗线粒体全基因组序列分析

采用长距PCR 扩增及保守引物步移法测定并注释了李氏大足蝗( Aeropus licenti Chang)的线粒体基因组全序列。结果表明,李氏大足蝗的线粒体基因组全长15 597 bp,A+T 含量为74.8%,37个基因位置与飞蝗的一致,基因间隔序列共计17处105 bp,间隔长度从1～21 bp不等;有10对基因间存在58 bp重叠,重叠碱基数在1～17 bp之间。13个蛋白质编码基因中找到4种可能的起始密码子;有12个基因在基因3'端找到完全的TAA或TAG 终止密码子,只有ND5基因终止密码子为不完整的T。除tRNA^Ser（AGN）外,其余21个tRNA基因的二级结构均属典型的三叶草结构。tRNA^Ser（AGN）的DHU臂缺失,在相应的位置上只形成一个环。预测的lrRNA二级结构总共有6个结构域（结构域Ⅲ缺失）,47个茎环结构;预测的srRNA的二级结构包含3个结构域,31个茎环结构。A+T 丰富区长度为712 bp。     

短额负蝗线粒体基因组及其lrRNA和srRNA二级结构分析

采用长距PCR扩增及保守引物步移法测定并注释了短额负蝗的线粒体基因组全序列。结果表明,短额负蝗的线粒体基因组全长15558bp,A T含量为74.3%,37个基因位置与飞蝗的一致,基因间隔序列共计11处64bp,间隔长度从1～16bp不等;有15对基因间存在51bp重叠,重叠碱基数在1～8bp之间。13个蛋白质编码基因中找到6种可能的起始密码子,有12个基因在基因3'端能找到完全的TAA或TAG终止密码子,只有ND5基因终止密码子为不完整的TA。除tRNASer(AGN)外,其余21个tRNA基因的二级结构均属典型的三叶草结构。tRNASer(AGN)的DHU臂缺失,在相应的位置上只形成一个环。预测的lrRNA二级结构总共有6个结构域(结构域Ⅲ缺失),49个茎环结构。预测的srRNA的二级结构包含3个结构域,33个茎环结构。A T丰富区中存在一个被认为与复制及转录起始有关的Ploy(T)(T-stretch)结构。     

斑翅草螽线粒体基因组序列测定与分析

已经测定的昆虫线粒体基因组中, 直翅目草螽亚科的疑钩额螽Ruspolia dubia线粒体控制区长度最短, 仅70 bp。为此, 本研究采用L-PCR结合二次PCR扩增策略对另一种草螽亚科昆虫斑翅草螽Conocephalus maculates线粒体基因组序列进行了测定。序列注释发现: 斑翅草螽线粒体基因组序列全长15 898 bp, A+T含量为72.05%, 基因排列与典型的节肢动物线粒体基因组一致。全部蛋白质编码基因以典型的ATN作为起始密码子, 9个蛋白质编码基因具有完整的终止密码子, 其余4个以不完整的T作为终止信号。除trnS^AGN外, 其余21个tRNAs均可折叠形成典型的三叶草结构, 依照Steinberg等(1997)线粒体特殊tRNA结构类型-9, trnS^AGN的DHU臂形成一个7 nt环, 反密码子臂则长达9 bp, 含1个突起碱基, 而不是正常的5 bp。斑翅草螽与其他直翅目昆虫线粒体基因组的主要区别在于, 在trnS^UCN和nad1, nad1和trnL^CUN基因间各存在一段罕见的、大段的基因间隔序列, 长度分别为78 bp和360 bp。其中, 位于nad1和trnL^CUN之间的基因间隔序列N链可形成一个包含完整起始、终止密码子(ATT/TAA)、编码103个氨基酸的未知开放阅读框。同义密码子使用偏好与线粒体基因组编码的tRNA反密码子匹配情况无关, 但与密码子第3位点的碱基组成紧密相关; 相对密码子使用频率(relative synonymous codon usage, RSCU)大于1的密码子, 其第3位点全部是A或T。在已经测定的直翅目昆虫线粒体基因组tRNAs中, 均存在一定数量的碱基错配, 且以G-U弱配对为主, 表明G-U配对在线粒体基因组中可能是一种正常的碱基配对形式。本研究测定的斑翅草螽线粒体基因组序列, 和先前已经测定的直翅目线粒体基因组序列一起, 可以为重建直翅目的进化历史提供数据资源。     

大豆蚜线粒体基因组序列测定与分析

采用LongPCR和引物步移法测得大豆蚜Aphis glycines Matsumura线粒体基因组约90%的序列,并与蚜总科Aphidoidea已报道的3种蚜虫进行了比较。结果表明:已测得的序列长度为13696bp,AT含量为83.3%;蛋白质编码基因起始密码子都为ATN,COI、ND4、CYTB、ND2使用不完整终止密码子T,其余都使用常见终止密码子TAA;15个tRNA基因除tRNA-W外都能折叠成典型的三叶草二级结构。比较大豆蚜、豌豆蚜Acyrthosiphon pisum(Harris)、麦二叉蚜Schizaphis graminum(Rondani)和葡萄根瘤蚜Daktulosphaira vitifoliae(Fitch)的线粒体基因组,结果表明4个种均具有后生动物线粒体基因组中常见的基因,基因顺序与假想昆虫祖先的排列方式相同,但豌豆蚜包含3个tRNA-M;蛋白质编码基因的起始密码子都为ATN,除葡萄根瘤蚜外,其他3种蚜虫的COⅠ、ND4使用不完整终止密码子T;tRNA-W的二级结构中都存在TψC臂中"茎"的结构缺失,只有环的结构;而蛋白质编码基因使用最频繁的氨基酸略有不同,大豆蚜为Leu,豌豆蚜和麦二叉蚜为Ile;大豆蚜和麦二叉蚜的ND4/ND4L都存在7bp的重叠序列,而豌豆蚜和葡萄根瘤蚜没有发现此现象。     

麦穗鱼线粒体基因组序列测定及分析

利用麦穗鱼Pseudorasbora parva和相关鱼类的部分线粒体基因序列,设计出2对长批引物和30对短批引物,采用基于长PCR的2次PCR扩增法测定并注释麦穗鱼线粒体基因组全序列。结果表明,麦穗鱼线粒体基因组长16600bp,A+T含量为58.9%,37个基因位置及组成与其它硬骨鱼一致,均由13个蛋白编码基因、22个tRNA、2个rRNA基因和1个控制区(D-loop)组成。其中L链仅含8个tRNA(Pro、T yr、Ser、Ala、Asn、Cys、Glu、Gln)及ND6基因,其余基因皆由H链编码。基因排列紧密,间隔序列共计13处64bp,长度从1～32bp不等;基因重叠区7处23bp,重叠碱基数在1～7bp之间。13个蛋白编码基因中,除COI起始密码子为GTG外,其余均以ATG为起始密码子;有8个基因(ND1、ND2、COI、ATP6、ATP8、ND4L、ND5、ND6)3’端有完全的TAA或TAG终止密码子,其它5个基因终止密码子为不完整的TA(ND3和ND4)或T(COⅡ,COⅢ,Cyt b)。除tRNASer(AGY)外,其余21个tRNA基因的二级结构均为典型的三叶草结构。预测的lrRNA二级结构共有6个结构域,53个茎环结构,srRNA二级结构包含43个茎环结构。控制区(D-loop)存在3个结构区:终止序列区(TAS)、中央保守区(CSB-F、CSB-D)和保守序列区(CSB-1、CSB-2、CSB-3),其中TAS与DNA复制终止相关,出现茎环结构。     

SEQUENCE AND ANALYSIS OF COMPLETE MITOCHONDRIAL GENOME OF PSEUDORASBORA PARVA

利用麦穗鱼Pseudorasbora parva和相关鱼类的部分线粒体基因序列,设计出2对长批引物和30对短批引物,采用基于长PCR的2次PCR扩增法测定并注释麦穗鱼线粒体基因组全序列.结果表明,麦穗鱼线粒体基因组长16600 bp,A+T含量为58.9％,37个基因位置及组成与其它硬骨鱼一致,均由13个蛋白编码基因、22个tRNA、2个rRNA基因和1个控制区(D-loop)组成.其中L链仅含8个tRNA(Pro、Tyr、Ser、Ala、Asn、Cys、Glu、Gln)及ND6基因,其余基因皆由H链编码.基因排列紧密,间隔序列共计13处64 bp,长度从1～32 bp不等;基因重叠区7处23 bp,重叠碱基数在1～7bp之间.13个蛋白编码基因中,除COI起始密码子为GTG外,其余均以ATG为起始密码子;有8个基因(ND1、ND2、COI、ATP6、ATP8、ND4L、ND5、ND6)3端有完全的TAA或TAG终止密码子,其它5个基因终止密码子为不完整的TA (ND3和ND4)或T(COⅡ,COⅢ,Cyt b).除tRNAser(AGY)外,其余21个tRNA基因的二级结构均为典型的三叶草结构.预测的lrRNA二级结构共有6个结构域,53个茎环结构,srRNA二级结构包含43个茎环结构.控制区(D-loop)存在3个结构区:终止序列区(TAS)、中央保守区( CSB-F、CSB-D)和保守序列区(CSB-1、CSB-2、CSB-3),其中TAS与DNA复制终止相关,出现茎环结构.     

大卫绢蛱蝶线粒体基因组全序列测定和分析

目前有关蝶类线粒体基因组全序列及其分子进化的研究报道还不多见。本文利用long PCR和引物步移法得到大卫绢蛱蝶Calinaga davidis的线粒体基因组全序列, 同时就其基因组成和结构特点作了初步分析。结果显示： 其基因组全长为15 267 bp (GenBank登录号为HQ658143), 包括13个蛋白质编码基因(ATP6, ATP8, COI-III, ND1-6, ND4L, Cytb)、22个tRNA基因、2个rRNA基因(16S和12S)以及非编码的控制区。与其他鳞翅目昆虫相一致, 其基因组未出现基因重排现象。基因组共包含11个基因间隔区,总长度为130 bp, 间隔长度1~46 bp, 最大间隔在tRNA^Gln与ND2基因之间; 基因间共存在13处重叠, 总长度为66 bp, 重叠碱基数1~35 bp, 最长的重叠区位于COII与tRNA^Lys基因。lrRNA和srRNA基因长度分别为1 337 bp和773 bp; 除tRNA^Ser(AGN)缺少二氢尿嘧啶臂(DHU stem), 在相应的位置上只形成一个简单环外, 其余的tRNA基因都能形成典型的三叶草结构。13个蛋白编码基因总长度为11 247 bp, 共有3 737个密码子, 它们的碱基组成和密码子的使用具有明显的偏倚性; 除COI外(起始密码子TTG), 其余的12个蛋白质编码基因都以标准的ATN作为起始密码子; COI基因终止密码子为不完全T, ND4基因终止密码子为不完全TA, 其余基因都以TAA为终止密码子。A+T丰富区全长为389 bp, A+T含量高达92.0%, 其中存在2段类似微卫星的重复序列(TA)₆和(AAT)₄。本文的研究结果为探讨绢蛱蝶亚科在蛱蝶科中的系统学地位及其与其他亚科间的系统发生关系等问题提供了重要的分子生物学数据。     

猫蛱蝶线粒体基因组全序列分析

采用PCR步移法对猫蛱蝶Timelaea maculata线粒体基因组全序列进行了测定和分析.分析结果表明:猫蛱蝶线粒体基因组全长15 178 bp,包括13个蛋白编码基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因和一段长度为382 bp的A+T富含区,基因排列顺序与其它已知鳞翅目昆虫相同.猫蛱蝶线粒体基因组中存在很高的A+T含量(81.1％).13个蛋白编码基因中除CO Ⅰ以CGA作为起始密码外,其余蛋白质基因均以ATN作为起始密码子.COⅡ和ND4基因使用了不完全终止密码子T,其余基因均以典型的TAA、TAG为终止密码子.在所测得的22个tRNA基因中,除tRNAser(AGN)缺少DHU臂外,其余tRNA均能形成典型的三叶草结构.与其它多数鳞翅目昆虫一样,猫蛱蝶的A+T富含区中有一段由“ATAGAA”引导的保守的多聚T结构,长度为19 bp,并散在着一些长短不一的串联重复单元.     

云斑车蝗线粒体基因组全序列测定与分析

采用长距 PCR 扩增及保守引物步移法并结合克隆测序测定并注释了云斑车蝗 Gastrimargus marmoratus （Thunberg）的线粒体基因组全序列。结果表明：云斑车蝗线粒体基因组全序列为15 904 bp（GenBank登录号为EU527334）,A+T含量略高于非洲飞蝗Locusta migratoria,为76.04%,包括13个蛋白质编码基因,22个tRNA 基因,2个rRNA基因和一段1 057 bp的A+T富集区。蛋白质基因的起始密码子中,除COⅠ和ND5为TTG以外,均为昆虫典型的起始密码子ATN。ND5基因使用了不完全终止密码子T,其余基因均为典型的TAA或TAG。预测了22个tRNA基因的二级结构,发现tRNA^Ser（AGN）缺少DHU臂, tRNA^Ser（UGY）的反密码子环上有9个碱基。预测了云斑车蝗12S和16S rRNA二级结构,分别包括3个结构域30个茎环和6个结构域44个茎环。A+T富集区含有3个串联重复序列。     

中华雏蝗（Chorthippus chinensis Tarb）线粒体基因组分析

采用Lon-PCR扩增线粒体全基因组和保守引物步移法结合克隆方法测定并拼接获得了中华雏蝗（Chorthippus chinensis Tarb）线粒体基因组全序列．序列的注释和分析结果表 明,中华雏蝗线粒体基因组序列全长15 599 bp,共有13个编码蛋白质基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因和1个A+T富集区．基因顺序与非洲飞蝗（Locusta migratoria）相同,也发生了2个 tRNA Asp(D)和tRNALys(K)的倒置．13个编码蛋白质基因都使用了ATN作为起始密码子．除ND1以TAG和ND5的终止密码子为不完全的T外,其余11个编码蛋白质基因的终止密码子都为完整的TAA．6种直翅类昆虫13个蛋白质的氨基酸序列的联合数据集构建的系统树与形态分类系统一致,中华雏蝗与非洲飞蝗为姐妹群,并与东方蝼蛄构成一单系群．     

直翅目昆虫线粒体基因组研究进展

本文总结了本实验室对40余种直翅目昆虫的线粒体基因组序列的研究方法和主要结果.直翅目线粒体基因组研究中最重要的发现包括：（1）在直翅目昆虫线粒体基因组中发现了3种基因排列次序.蝗亚目除蜢总科外都具有DK排列.蜢总科的变色乌蜢为KD 排列,与蝗亚目其他总科不同,而与螽亚目昆虫的排序方式相同.已测出的螽亚目大多数昆虫的KD 排列顺序与典型节肢动物的完全相同,但在黄脸油葫芦Teleogryllus emma发生了tRNA^Glu,tRNA^Ser和tRNA^Asn的倒置;（2）在疑钩额螽Ruspolia dubia中发现了一种到目前为止具有最短控制区（70 bp）的线粒体基因组;（3）采用多种方法分析了昆虫A+T富集区存在的调控序列和二级结构特征,获得了昆虫A+T富集区保守序列的一致结构.采用Z曲线分析蝗虫的A+T富集区,表明也存在与原核生物复制起点类似的信号;（4）构建了30种蝗虫12S rRNA和16S rRNA的二级结构.在昆虫线粒体基因组非编码链中发现了一些类tRNA结构和tRNA异构体;（5）构建了基于线粒体基因组数据的直翅目昆虫主要亚科以上分类单元之间的系统发育关系.     

The complete mitochondrial genome of Gomphocerus tibetanus Uvarov, 1935 (Orthoptera: Acrididae: Gomphocerinae)

The complete nucleotide sequence of the mitochondrial genome (mitogenome) of Gomphocerus tibetanus Uvarov, 1935 (Orthoptera: Acrididae: Gomphocerinae) was determined. It is 15,571 bp in length and contains 74.8% A + T. All Gomphocerus tibetanus protein-coding sequences start with a typical ATN codon. The usual termination codons (TAA and TAG) were found from 13 PCGs except COI and COII which took incomplete codon T as termination codons. All tRNA genes could be folded into the typical cloverleaf secondary structure, except tRNA^Ser(AGN) lacking of dihydrouridine (D) arm. The sizes of the large and small ribosomal RNA genes are 1313 and 822 bp, respectively. The A + T content of the A + T-rich region is 82.3%. A preliminary analysis on characteristics of Gomphocerinae mitogenome was made by comparision among three Gomphocerinae mitogenomes and Locusta migratoria.     

The mitochondrial genome of the quiet-calling katydids, <Emphasis Type="Italic">Xizicus fascipes</Emphasis> (Orthoptera: Tettigoniidae: Meconematinae)

To help determine whether the typical arthropod arrangement was a synapomorphy for the whole Tettigoniidae, we sequenced the mitochondrial genome (mitogenome) of the quiet-calling katydids, Xizicus fascipes (Orthoptera: Tettigoniidae: Meconematinae). The 16,166-bp nucleotide sequences of X. fascipes mitogenome contains the typical gene content, gene order, base composition, and codon usage found in arthropod mitogenomes. As a whole, the X. fascipes mitogenome contains a lower A+T content (70.2%) found in the complete orthopteran mitogenomes determined to date. All protein-coding genes started with a typical ATN codon. Ten of the 13 protein-coding genes have a complete termination codon, but the remaining three genes (COIII, ND5 and ND4) terminate with incomplete T. All tRNAs have the typical clover-leaf structure of mitogenome tRNA, except for tRNA(Ser(AGN)), in which lengthened anticodon stem (9 bp) with a bulged nuleotide in the middle, an unusual T-stem (6 bp in constrast to the normal 5 bp), a mini DHU arm (2 bp) and no connector nucleotides. In the A+T-rich region, two (TA)n conserved blocks that were previously described in Ensifera and two 150-bp tandem repeats plus a partial copy of the composed at 61 bp of the beginning were present. Phylogenetic analysis found: i) the monophyly of Conocephalinae was interrupted by Elimaea cheni from Phaneropterinae; and ii) Meconematinae was the most basal group among these five subfamilies.     

The complete mitochondrial genome of the damsel bug Alloeorhynchus bakeri (Hemiptera: Nabidae)

The complete sequence of the mitochondrial DNA (mtDNA) of the damsel bug, Alloeorhynchus bakeri, has been completed and annotated in this study. It represents the first sequenced mitochondrial genome of heteropteran family Nabidae. The circular genome is 15, 851 bp in length with an A+T content of 73.5%, contains the typical 37 genes that are arranged in the same order as that of the putative ancestor of hexapods. Nucleotide composition and codon usage are similar to other known heteropteran mitochondrial genomes. All protein-coding genes (PCGs) use standard initiation codons (methionine and isoleucine), except COI, which started with TTG. Canonical TAA and TAG termination codons are found in eight protein-coding genes, the remaining five (COI, COII, COIII, ND5, ND1) have incomplete termination codons (T or TA). PCGs of two strands present opposite CG skew which is also reflected by the nucleotide composition and codon usage. All tRNAs have the typical clover-leaf structure, except the dihydrouridine (DHU) arm of tRNA(Ser (AGN))which forms a simple loop as known in many other metazoa. Secondary structure models of the ribosomal RNA genes of A. bakeri are presented, similar to those proposed for other insect orders. There are six domains and 45 helices and three domains and 27 helices in the secondary structures of rrnL and rrnS, respectively. The major non-coding region (also called control region) between the small ribosomal subunit and the tRNA(Ile )gene includes two special regions. The first region includes four 133 bp tandem repeat units plus a partial copy of the repeat (28 bp of the beginning), and the second region at the end of control region contains 4 potential stem-loop structures. Finally, PCGs sequences were used to perform a phylogenetic study. Both maximum likelihood and Bayesian inference analyses highly support Nabidae as the sister group to Anthocoridae and Miridae.     

黄毛纺蚋线粒体基因组全序列测定与分析

利用PCR步移法对黄毛纺蚋的线粒体基因组全序列进行了测定和分析。黄毛纺蚋线粒体基因组全长15904 bp(Gen Bank序列号KP793690),包括13个蛋白编码基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因以及长度为939 bp的非编码区。A、T、C、G碱基含量分别为39.1%、35.8%、10.4%、14.7%。9个蛋白编码基因和14个tRNA基因在J链编码,其余4个蛋白编码基因和8个tRNA基因在N链编码,基因排列顺序与其它已知双翅目昆虫相同。13个蛋白编码基因中除COI以TTG作为起始密码外,其余蛋白质基因均以ATN作为起始密码子,终止密码子多数为典型的TAA、TAG,只有COI和ND4L以单独的T作为终止密码子。在所测得的22个tRNA基因中,除tRNASer(AGN)缺少DHU臂外,其余tRNA均能形成典型的三叶草结构。