基于线粒体基因组全序列的鲟形目鱼类(Pisces: Acipenseriformes)的分子系统发育重建

为厘清鲟形目鱼类的系统发育, 研究新测定了中华鲟(Acipenser sinensis)、长江鲟(A. dabryanus)、短吻鲟(A. brevirostrum)、纳氏鲟(A. naccarii)、鳇(Huso dauricus)和匙吻鲟(Polyodon spathula)共6种鲟类的线粒体全基因组序列。联合已测的17种鲟类的线粒体基因组数据, 利用最大似然法和贝叶斯法重建了鲟形目鱼类的分子系统发育关系, 并采用似然值检验对不同的树拓扑结构进行了评价。结果表明, 6种新测鲟类的线粒体基因组大小为16521—16766 bp, 编码13个蛋白质编码基因、22个转运RNA基因和2个核糖体基因, 与大多数已测的鲟类的线粒体基因组结构高度相似。基于23种鲟形目鱼类线粒体基因组数据, 系统发育分析的结果表明: (1)鲟形目的两个科, 匙吻鲟科(Polyodontidae)和鲟科(Acipenseridae)均为单系; (2)鲟科的内部亲缘关系复杂, 鲟属和鳇属的物种均不构成单系群。鲟科鱼类按分子系统发育重建结果可以分为3个类群: 尖吻鲟类(A. sturio - A. oxyrinchus clade)、大西洋鲟类(Atlantic clade)和太平洋鲟类(Pacific clade)。树拓扑结构的检验结果表明, 鲟科的系统发育关系为(尖吻鲟类(太平洋鲟类, 大西洋鲟类))。铲鲟属(Scaphirhynchus)是大西洋鲟类的基部类群。研究也说明线粒体基因组数据在鲟形目鱼类系统与进化研究方面具有重要应用价值。     

GENOME SIZE

采用Feulgen-显微分光光度计方法,以鸡红细胞为标准DNA（3.22pg/2C）测定了长江白鲟、达氏鲟、中华鲟、史氏鲟和北美匙吻鲟的体细胞基因组大小（DNA含量）。结果表明,上述五种鲟鱼DNA含量分别为4.11、8.26、9.07、6.07和3.96pg。长江白鲟和北美匙吻鲟均属于四倍体鱼类,分布在长江水系的中华鲟和达氏鲟两种鲟属鱼类为八倍体类型。史氏鲟初步判断为八倍体,据分析可能存在四倍体的类型。根据所得到的结果并结合已发表的DNA含量和染色体资料,分析了鲟形目鱼类在细胞遗传上的进化特点。鲟形目鱼类全为多倍体起源的鱼类,在鲟形目的两科（白鲟科和鲟科）六个属中,除鲟属外,其他五个属均为四倍体,而鲟属已发现有四倍体、八倍体、十二倍体和十六倍体。说明在细胞水平的染色体加倍与鲟形目鱼类各科、属分化没有直接联系,只在鲟形目形成的早期和鲟形目形成后的鲟属种间分化中扮演着重要角色。鲟属鱼类的染色体剧烈分化可能是造成现今鲟属种类数最多（占整个鲟形目鱼类的65%以上）的重要原因。     

从线粒体DNA控制区核苷酸序列论达式鲟、亚洲和北美洲中吻鲟的分类地位

尽管古老的鲟形目鱼类的分类及系统演化一直是中外学者感兴趣的研究课题,但迄今仍有诸多谜团未解。其中,关于亚洲远东地区和北美地区的中吻鲟(Acipenser medirostris)的分类地位争论已久。长江水系的达式鲟(A.dabryanus)和中华鲟(A.sinensis)及其它鲟属(Acipenser)鱼类之间的亲缘关系近年来也有异议。为了给上述争议提供更多的科学依据,作者测定了线粒体DNA(mtDNA)控制区 (D-loop) 的核苷酸序列,并进行了分子系统学和遗传差异分析。研究结果表明：⑴UPGMA,NJ和MP分子系统学分析方法以及遗传差异分析都支持了亚洲远东地区中吻鲟和北美中吻鲟为一个有效种的观点;⑵同样研究方法并结合相关群体遗传资料表明,长江达式鲟与中华鲟关系最近,提出了达式鲟为中华鲟的一陆封类群的假说。最后,作者认为本文提出的观点和假说还需要更多的研究来证实。     

从线粒体DNA控制区核苷酸序列论达式鲟、亚洲和北美洲中吻鲟的分类地位

尽管古老的鲟形目鱼类的分类及系统演化一直是中外学者感兴趣的研究课题 ,但迄今仍有诸多谜团未解。其中 ,关于亚洲远东地区和北美地区的中吻鲟 (Acipensermedirostris)的分类地位争论已久。长江水系的达式鲟 (A .dabryanus)和中华鲟 (A .sinensis)及其它鲟属 (Acipenser)鱼类之间的亲缘关系近年来也有异议。为了给上述争议提供更多的科学依据 ,作者测定了线粒体DNA (mtDNA)控制区(D loop) 的核苷酸序列 ,并进行了分子系统学和遗传差异分析。研究结果表明 :⑴UPGMA ,NJ和MP分子系统学分析方法以及遗传差异分析都支持了亚洲远东地区中吻鲟和北美中吻鲟为一个有效种的观点 ;⑵同样研究方法并结合相关群体遗传资料表明 ,长江达式鲟与中华鲟关系最近 ,提出了达式鲟为中华鲟的一陆封类群的假说。最后 ,作者认为本文提出的观点和假说还需要更多的研究来证实。     

基于ND4和ND5基因序列分析的鳅超科鱼类系统发育关系

ND4和ND5是线粒体基因组中编码NADH脱氢酶亚基4和亚基5的两个蛋白质编码基因.该研究以鳅超科鱼类为研究对象,新测定了10个物种的ND4和ND5基因全序列以及中间的3个tRNA基因共212 bp的序列,结合从GenBank 下载的15个物种的15条序列进行序列比较和系统发育关系分析.结果显示:鳅超科鱼类ND4基因全长1380～1387 bp,以ATG为起始密码子,终止密码子为不完全终止信号;ND5基因全长1821～1839bp,同样起始密码子为ATG,终止密码子为TAA或TAG;ND4和ND5基因之间插入了3个tRNA基因,分别编码携带组氨酸、丝氨酸、亮氨酸的tRNA.ND4和ND5基因(包含3个tRNA基因)中A、T、G、C的平均含量分别为30.4%、27.3%、14.2%、28.1%,A+T(57.7%)的含量高于G+C(42.3%)的含量.转换与颠换比(Ti/Tv)平均值为1.586.选取斑马鱼和鲤鱼作为外类群,采用最大简约法(MP)、最大似然法(ML)和贝叶斯推断法(BI)进行系统发育树的重建.三种方法的系统发育分析结果都显示:花鳅亚科、条鳅亚科、沙鳅亚科、平鳍鳅科及Vaillantellidae分别构成单系;它们的系统发育关系为:(Vaillantellidae+(沙鳅亚科+(花鳅亚科+(条鳅亚科+平鳍鳅科).这与线粒体全基因组和某些核基因(如RAG1基因)的研究结果类似,且支持率较高,表明ND4和ND5基因用于鳅超科鱼类的系统发育分析是可行的;但是该研究的结果有别于其他线粒体基因的分析结果,如基于cytb和D-loop基因进行的系统发育分析表明,条鳅亚科和花鳅亚科聚为姐妹群,再和平鳍鳅科聚在一起.这种差异可能是由于使用的基因长度差异造成的,长度越长,信息量越大,所反映的系统发育结果可能更加接近真实情况.     

线粒体ND4-ND4L基因在黑腹果蝇种组中的进化特征

本实验对黑腹果蝇种组(melanogaster species group)中8个种亚组33个样品两个线粒体基因ND4和ND4L进行了测序,并分析了ND4基因的序列差异和碱基替换特点,发现近缘物种中存在很明显的转换倾向,而在远缘物种中由于重复替换导致转换数处于饱和状态,我们的实验数据证实了线粒体基因较核基因有较快的进化速度.最后根据D.melanogaster与D.yakuba的遗传距离推算了8个种亚组的分化时间,ananassae种亚组最先分化,然后依次是montium,melanogaster,ficsphia,eugracilis,elegans,suzukii和takahashii最后分化.     

线粒体ND4-ND4L基因在黑腹果蝇种组中的进化特征

本实验对黑腹果蝇种组(melanogaster species group)中8个种亚组33个样品两个线粒体基因ND4和ND4L进行了测序,并分析了ND4基因的序列差异和碱基替换特点,发现近缘物种中存在很明显的转换倾向,而在远缘物种中由于重复替换导致转换数处于饱和状态,我们的实验数据证实了线粒体基因较核基因有较快的进化速度。最后根据D．melanogaster与D．yakuba的遗传距离推算了8个种亚组的分化时间,ananassae种亚组最先分化,然后依次是montium,melanogaster,ficsphila,eugracilis,elegans,suzukii和takahashii最后分化。     

从细胞色素b基因序列变异分析中国鲇形目鱼类的系统发育

采用PCR技术获得中国鲇形目鱼类11科24属27个代表种类细胞色素b基因1138bp全序列,比较分析了来自北美洲、非洲的部分鲇形目鱼类同一基因序列,并选取脂鲤目、鲤形目和鲱形目鱼类作外类群,采用Bayesian方法和最大简约法(MP)构建分子系统树。结果表明：(1)鲇形目鱼类细胞色素b基因序列中,与脂鲤目、鲤形目以及鲱形目鱼类相比存在3bp的缺失;(2)鲇形目鱼类各科代表种类形成一单系群;(3)两种建树方法均支持铫科、粒鲇科和钝头鮠科形成一单系群;而胡子鲇科、刀鲇科、海鲇科、鮰科、长臀鮠科、鲢科、鲇科、棘脂鲿科、鲿科形成一大的单系群;但鳗鲇科的系统位置两种建树方法没有取得一致结果;而其中长臀鲍科与北美的鮰科形成姐妹群,胡子鲇、鮰科、鲇科、鲿科和鮡科是较明显的单系群。     

瓦氏黄颡鱼线粒体全基因组序列分析及系统进化

鲿科鱼类种类繁多, 外形相似, 形态学分类较为困难。为了给鲿科鱼类乃至鲇形目鱼类的系统进化研究积累基础资料, 文章采用参照近缘物种线粒体基因组设计覆盖全基因组引物的方法, 利用16对引物对瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrus vachelli)线粒体全基因组进行扩增, PCR产物转化到质粒后测序, 最终获得线粒体基因组全序列, 其全长为16 527 bp, 包括2个rRNA基因、22个tRNA基因、13个编码蛋白质基因和一个非编码控制区。瓦氏黄颡鱼(P. vachelli)线粒体基因组结构和基因排列顺序与现已公布的鲇形目鱼类完全一致, 序列分析表明, 与鲇形目其他种属间具有较高的同源性, 与拟鲿属的同源性最高(91%)。利用鲇形目共4科6属9种及3个外群的线粒体全基因组序列, 从线粒体基因组水平探讨了鲿科鱼类及其在鲇形目的系统进化地位, 结果表明: 鲿科鱼类的瓦氏黄颡鱼(P. vachelli)、黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)、光泽黄颡鱼(Pelteobagrus nitidus)及越南拟鲿(Pseudobagrus tokiensis)构成一单系群; 拟鲿属与黄颡鱼属的关系较近; 黄颡鱼属中瓦氏黄颡鱼(P. vachelli)与光泽黄颡鱼(P.nitidus)的关系近于黄颡鱼(P. fulvidraco)。     

广西河池地区鱼类资源调查及两支流的鱼类多样性比较

于1994年至2008年间,对广西河池地区的柳江水系和红水河水系进行了鱼类资源调查。依据实际调查,并结合以往文献记载,这两水系中分布的鱼类共有185种,分别隶属于9目21科107属。较以前调查,新增种类21种,包括1新属19新种。柳江水系分布的鱼类共有134种,分别隶属于8目19科88属。其中,鲤形目鱼类的种类最多,鲈形目鱼类次之,鲇形目鱼类第三,其他目的鱼类种类相对较少,仅1—3种。红水河水系分布的鱼类共有157种,分别隶属于8目20科101属。其中,鲤形目鱼类的种类最多,鲇形目鱼类次之,鲈形目鱼类第三,其他目的鱼类种类相对较少。红水河水系的鱼类多样性较柳江水系丰富,其主要原因为红水河流经区域喀斯特地貌发育,地下河流众多而且流域面积广,水量充沛。     

10种鲤形目鱼类ZP2基因的克隆及特征分析

利用RT-PCR技术克隆了10种鲤形目Cypriniformes鱼类卵透明带蛋白(ZP2)基因的cDNA全长序列,并初步探讨了这些鱼类ZP2基因的重复结构域变异与产卵习性的相关性。序列分析表明,10种鲤形目鱼类ZP2基因cDNA序列长度差异较大(1 254～1 734 bp),其编码的氨基酸保守结构域集中在N端信号肽序列、三叶草结构域和ZP结构域,变异集中在N端重复结构域中,不同物种的重复单元和重复次数不同,其中产漂流性卵和产沉性卵鱼类的重复结构域不含重复单元或重复单元重复次数较少(2～5次),而产粘性卵鱼类的重复结构域中通常含有多次重复单元(7～19次)。同源性分析结果显示,在鲤形目鱼类中,团头鲂Megalobrama amblycephala与鳊Parabramis pekinensis的相似性最高(99.7%),斑马鱼Danio rerio和鲫Carassius auratus的相似性最低(71.2%)。系统进化分析显示,鲤形目鱼类的ZP2氨基酸序列聚为一个单系,其中斑马鱼单独聚为一支,位于系统树的基部位置,与其他鲤形目鱼类形成姐妹群。10种鲤形目鱼类ZP2蛋白的二级结构成分和三维结构均存在一定的差异。进化选择压力分析结果表明,ZP2基因在鲤形目鱼类中受到正向选择,可能对其功能产生影响。     

核糖体蛋白质在翻译层次上调节λN基因表达的机理

报道大肠杆菌核糖体蛋白质S1 2或L2 4突变体均可以在翻译层次上抑制λN基因表达 .为研究其机理 ,用DNA外切酶Ⅲ(DNAExoⅢ)对λN lacZ融合基因上的λN基因部分进行了 5′→ 3′的缺失 ,以期改变λN基因的TIR(Translationalinitiationregion)或编码区 .经DNA序列分析共得到 2 3种缺失的λN lacZ融合基因 .比较它们在野生型菌株与核糖体蛋白质突变体内的β 半乳糖苷酶活性的结果表明 :( 1 )核糖体蛋白质S1 2突变体可以影响 30S小亚基同λN基因的TIR识别与结合 ,从而不利于 30S起始复合物形成 ,降低了翻译起始效率 ;( 2 )λN基因的编码区也是造成它在S1 2突变体内表达下降的原因 ;( 3)核糖体蛋白质L2 4突变体抑制λN基因表达的原因与翻译起始和λN基因 5′端的编码区无关 ,而可能与其 3′端结构基因有关     

美国红鱼生长激素基因的克隆及其遗传进化分析

采用PCR方法从美国红鱼肝脏中扩增出美国红鱼生长激素基因。该基因序列长为1 497 bp,与5个已报道的鲈亚目鱼类生长激素基因结构比较发现,他们的外显子和内含子之比均为6∶5,而且相对应的6个外显子大小一致。用Clustal X软件对美国红鱼和其他13种鲈形目鱼类生长激素基因序列进行比对,选取同源性较高的551 bp的编码区序列构建NJ和MP系统进化树,结果发现由其构建的MP和NJ树与根据形态特征构建的系统发育树基本一致,特别是在鲈形目鱼类科间及科以上分类阶元的系统发育研究方面比较一致。研究结果表明鱼类生长激素基因序列能够较真实反映近缘鱼类之间的关系,是进行鲈形目鱼类系统进化分析的较好遗传标志。     

基于线粒体ND4基因和核c-mos基因初步探讨广西拟水龟和艾氏拟水龟的系统发生

广西拟水龟和艾氏拟水龟的分类和系统发生多年来存在争议。通过测定广西拟水龟、艾氏拟水龟和黄喉拟水龟线粒体ND4基因和核c-mos基因部分序列,合并GenBank中拟水龟属其他物种的ND4基因和c-mos基因部分序列进行分析,从分子水平探讨广西拟水龟和艾氏拟水龟的系统发生。ND4基因数据分析发现NJ、MP和BI树中广西拟水龟与安南拟水龟的聚类分支相互交织聚为一支,二者种内遗传距离均为0.002～0.017,种间遗传距离为0.000～0.035,种间遗传距离明显小于同属内其他种间0.056～0.109的遗传距离,表明广西拟水龟与安南拟水龟可能为同一物种,可能是安南拟水龟的同种异名,或是作为安南拟水龟的一个亚种;NJ树、MP树和BI树均显示,艾氏拟水龟与黄喉拟水龟的位置和关系最为相近,二者间的遗传距离为0.020～0.035,明显小于拟水龟属其他物种间遗传距离,而明显大于同属各物种内遗传距离,艾氏拟水龟与黄喉拟水龟之间系统分类关系是介于种内与种间之间;乌龟、中华花龟、安南拟水龟等物种都是与拟水龟属中其他物种先聚成一支后再与同科的地龟属的地龟形成姐妹支,支持将乌龟属、花龟属和安南龟属并入拟水龟属的分类。c-mos基因数据分析发现,拟水龟属各物种间不存在明显的遗传距离,NJ树和MP树也未能对属中各物种的分子系统发生位置进行有效的界定,但在属及属以上阶元的分子分类系统中c-mos基因可以作为分类依据,并与线粒体基因数据有较好的一致性。     

象甲科线粒体基因组特征及系统发育分析

昆虫线粒体基因组广泛应用于系统发育关系的重新建立、分子进化、谱系地理学及物种诊断等领域。为揭示象甲科昆虫线粒体全基因组序列的主要结构特征,探究其系统发育相关信息,为进化遗传学研究和分子标记选取等提供参考依据,本研究利用比较基因组学和生物信息学方法,对NCBI上已公布的35种象甲科物种线粒体全基因组序列进行了分析。结果显示:(1)象甲科tRNA基因存在排序及数目异常情况,不同物种中蛋白质编码基因和2种rRNAs排列相同,线粒体全基因组具有明显AT偏向;(2)COX1、ATP6、ND5、ND4、ND4L和ND1基因除标准三联密码子外,还存在特殊的起始密码子AAT、TTG和GTG;(3)13种蛋白质编码基因的进化速率顺序为COX3ATP8ND2ND5ND1ND4ND6ND4LND3ATP6CytbCOX1COX2;(4)13个蛋白编码基因和rRNAs基因中,ND5、rrnL、ND4和ND2基因变异位点数较高,可作为备选的分子标记;(5)各亚科的系统发育关系可能为(((小蠹亚科Scolytinae+长小蠹亚科Platypodinae)+(隐喙象亚科Cryptorhynchinae+魔喙象亚科Molytinae+象虫亚科Curculioninae)+((孢喙象亚科Cyclominae+粗喙象亚科Entiminae)+(隐颏象亚科Dryophthorinae+长小蠹亚科))),为象甲科的系统发育分析有提供参考。     

核糖体转录间隔子2应用于鱼类种属的鉴别

为了防止珍稀鱼类的非法捕捞和销售, 鱼类种属的鉴别就成为非常关键的问题, 特别是形态学方法无法区分的样品(如鱼苗、鱼鳞、鱼卵、鱼肉及其加工产品等)。为了帮助珍稀鱼类资源的管理和保护, 文章报道了一种利用核糖体基因的转录间隔子2鉴别鱼类种属的分子遗传学方法: (1) 利用同一目鱼类5.8S rRNA和28S rRNA基因的保守性, 设计出扩增鲤形目鱼类这两个基因间转录间隔子2 DNA片段, 测序获得它们的碱基排列顺序; (2) 再根据不同鱼类转录间隔子2序列的差异, 设计出每种鱼的种属特异引物、种属鉴别标准物, 构建鱼类分子分类图谱, 利用PCR复合扩增技术鉴别鱼类种属。通过对国内不同地方采集的5种鲤形目鱼类的210个单一品种样本和40个混合样本的鉴别检验, 该方法能够准确、灵敏和快速鉴别这5种鱼, 可用于鱼类资源保护和评估、管理和开发, 特别是在渔业管理人员渔业执法、海关打击珍稀鱼类走私、防止商业欺诈和外来有害生物入侵等方面非常有用     

5种鲟鱼免疫球蛋白重链恒定区序列研究

为了探讨几种鲟鱼免疫球蛋白(IgM)所包含的信息与其亲缘和进化之间的关系, 分别对俄罗斯鲟(Acipenser. gueldenstaedtii)、小体鲟(A. ruthenus)、施氏鲟(A. schrenckii)、中华鲟(A. sinensis)和欧鳇(Huso huso)的IgM重链(IgH)恒定区进行了研究。采用RT-PCR的方法对IgH核酸序列进行了克隆, 通过软件获得了相应的IgH氨基酸序列。在分别对这5种鲟鱼免疫球蛋白重链恒定区4个区(CH1～CH4)进行研究后发现, 其CH4区氨基酸序列相似性最高。通过对CH4区序列氨基酸变异期望值(Kaa), 物种分化时间(T)及物种间系统进化树(Phylogenetic Tree)等参数的分析, 将克隆的5种鲟鱼IgH恒定区序列与已发表的西伯利亚鲟同源序列比对(源于NCBI序列)后发现: 西伯利亚鲟与俄罗斯鲟、施氏鲟与欧鳇、小体鲟各构成一个分支, 并与中华鲟相对。实验结果从体液免疫系统的演化这个角度, 反映了被研究的鲟鱼物种间的分类地位、地理分布及进化关系之间的联系。     

四川南广河的鱼类

2012年1~12月,对南广河四川段鱼类资源进行了调查,在8个采样点共采集标本333尾,经鉴定为32种,隶属3目7科23属。结合访问调查和相关资料,南广河历史上共有鱼类92种,隶属6目14科63属。南广河鱼类种类较多,以鲤形目和鲇形目鱼类为主,但目前分布的种类已明显减少。     

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.