半翅目昆虫线粒体基因组学研究进展

线粒体基因组广泛应用于昆虫系统发育、分子进化、种群遗传学及谱系地理学等众多研究领域.半翅目是昆虫纲外翅部中最大的一个目,具有重要的经济意义.目前,已对100种半翅目昆虫进行了线粒体基因组测序,其中81种在中国完成测序.本文综述了半翅目昆虫线粒体基因学研究的已有成果,比较分析了半翅目昆虫线粒体基因组的基本特征,包括基因组大小、基因含量、基因重排、碱基组成、密码子使用、蛋白质编码基因的进化模式、RNA基因及非编码区,并系统总结了线粒体基因组数据在半翅目昆虫系统进化研究中的应用现状.最后,针对线粒体基因组的获得、注释和应用过程中存在的问题进行了讨论,并提出了今后半翅目昆虫线粒体基因组学的研究重点.     

蚕类昆虫线粒体DNA研究及其在起源与进化研究中的应用

线粒体DNA(mtDNA)属母系遗传,进化速率较核基因快且基因组结构相对简单,已作为理想的分子标记广泛应用于昆虫群体遗传学及分子系统学等研究。本文对蚕类昆虫线粒体DNA在分子水平上的最新研究进展进行了较详细的阐述,重点介绍了蚕类昆虫线粒体基因组的组成及特征、mtDNA克隆与多态性及在蚕类昆虫分子系统学研究中的应用等。     

缨翅目昆虫线粒体基因组的结构特征与比较分析

缨翅目物种是一类具有重要经济意义的微小昆虫。截至目前,GenBank数据库中共收录2科7属9种10条蓟马全线粒体基因组序列。现综述缨翅目昆虫线粒体基因组已有的研究成果,比较分析其基因组特征,包括基因大小、基因组成及重排、碱基组成、密码子使用、蛋白质编码基因、RNA基因、非编码区等;最后,对目前研究中存在的问题进行讨论,并对未来研究进行展望,为进一步系统地研究缨翅目昆虫线粒体基因组等提供了新思路。     

小长蝽线粒体基因组全序列测定与长蝽总科系统发育分析

为了解小长蝽Nysius ericae（Schilling）线粒体基因组结构及长蝽总科的分子系统发育关系。本试验采用Illumina MiSeq测序平台对小长蝽线粒体基因进行测序,对基因组序列进行拼装、注释和特征分析,利用最大似然法和贝叶斯法构建基于12种长蝽总科昆虫线粒体全基因组核苷酸序列的系统发育树。小长蝽线粒体基因组全长为16 330 bp（GenBank登录号：MW465654）,基因组包括13个蛋白编码基因（PCGs）,22个tRNA基因,2个rRNA基因和1段非编码控制区。11个蛋白质编码基因的起始密码子为典型的ATN;cox1,nad4l的起始密码子为TTG。cob的终止密码子为TAG,其余蛋白编码基因的终止密码子为TAA。只有trnS1缺少DHU臂,其余tRNA基因均能形成典型的三叶草结构。12种长蝽总科昆虫线粒体全基因组序列构建的昆虫系统发育树结果显示,小长蝽与Nysius plebeius具有更近的亲缘关系,且与传统形态学分类基本一致。小长蝽线粒体基因组符合长蝽总科线粒体基因组的一般特征。结果表明小长蝽与N. plebeius的亲缘关系更近。     

无齿稻蝗和黄翅踵蝗线粒体基因组与系统发育分析

为了研究无齿稻蝗和黄翅踵蝗在蝗总科的系统发育地位,本研究采用基于长PCR的二次PCR方法对这两种蝗虫的线粒体基因组进行了测定和系统发育分析。结构显示:无齿稻蝗和黄翅踵蝗线粒体基因组全长分别是15 447 bp和15 598 bp,均含有典型的37个基因以及一个控制区,基因排序和数量与其他已知近缘昆虫相同;线粒体基因组A+T含量分别是75.4%、75.4%。两种蝗虫的蛋白质编码基因中均是除了COX1的起始密码子是ACC,其他都是典型的起始密码子ATN;所有蛋白质编码基因的终止密码子都是典型的TAA或TAG;两种蝗虫t RNA基因中,21个能形成三叶草结构,只有trn~(SAGN)缺少DHU臂;黄翅踵蝗控制区的N链出现一个tRNA-like的结构。由两个外群和24个蝗总科物种构建的系统树结果显示无齿稻蝗与小稻蝗为姐妹群,黄翅踵蝗与飞蝗属和车蝗属与小车蝗属组成的分支为姐妹群。     

若干蛾类翅面正投影形状聚类分析鳞翅目：缰翅亚目)

本文以翅面正投影形状的特征参数为指标,对20科71种鳞翅目蛾类昆虫进行系统聚类。结果,粘虫Mythimna separata、小地老虎Agrotis ypsilon、稻纵卷叶螟Cnaphalocrocismedinalis等迁飞昆虫集中地归于一类,表明具有远距离迁飞行为的蛾类翅面几何形状相似,存在区别于其它种类的共同特征,即前翅较窄长,翅前缘较平直,外侧宽阔。这可能是适应远距离迁飞的特征。     

稻显纹纵卷叶螟的形态特征及其与稻纵卷叶螟的比较

【目的】水稻纵卷叶螟是我国大部分水稻种植区中的一类重要害虫,主要包括稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis和稻显纹纵卷叶螟C.exigua。由于稻显纹纵卷叶螟的研究报道很少,加上形态特征和危害习性相似,稻纵卷叶螟和稻显纹纵卷叶螟常被混淆鉴定。本研究旨在明确快速准确地鉴定稻纵卷叶螟和稻显纹纵卷叶螟的形态特征。【方法】描述了稻显纹纵卷叶螟幼虫、蛹和成虫,以及稻纵卷叶螟幼虫的外部形态特征,解剖了稻显纹纵卷叶螟雌雄成虫的生殖系统,比较了稻显纹纵卷叶螟和稻纵卷叶螟幼虫和成虫的形态差异。【结果】稻显纹纵卷叶螟幼虫淡黄色,前胸、中后胸和腹部分别有骨片2,12和5个,分成1,3和2排;蛹末端有指状突起,其上着生8根毛;成虫前翅淡黄色,条带褐色,前缘横带宽,外缘纵带呈C形,内线和外线平行,中线达翅后缘;雄性睾丸金黄色,射精管和附腺长,贮精囊和输精管短,抱器瓣骨化弱,表面密被长毛,阳茎囊有两根骨刺;雌性卵巢短,侧、中输卵管长度相似,交配囊长。幼虫胸部的骨片颜色和中后胸骨片的排列方式,成虫翅颜色、条带的形状和长度及内线和外线的排列,抱器瓣的骨化程度和结构以及阳茎囊上的骨化物等可分别作为稻纵卷叶螟和稻显纹纵卷叶螟幼虫和成虫准确鉴别的依据。【结论】本研究结果保证了稻纵卷叶螟和稻显纹纵卷叶螟的准确鉴定,为稻纵卷叶螟的精准测报奠定了基础。     

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。     

分子标记辅助选择聚合Xa23,Pi9和Bt基因

利用分子标记辅助选择将高抗水稻白叶枯病的Xa23基因、广谱高抗稻瘟病的Pi9基因、抗水稻螟虫和稻纵卷叶螟的Bt基因聚合到同一株系中,获得了三基因聚合的纯合株系。病、虫抗性鉴定结果显示：聚合了Xa23、Pi9和Bt基因的株系HB1471、HB1473能同时抗白叶枯病、稻瘟病和稻纵卷叶螟;与Xa23、Pi9基因的供体材料L10相比,对白叶枯病和稻瘟病的抗谱相同、抗性水平相当;对稻纵卷叶螟抗性与Bt基因的供体亲本MH63-Bt水平相当。Xa23、Pi9和Bt三基因纯合株系可以作为水稻育种的多抗供体材料。     

尼罗鳄线粒体基因组全序列分析及鳄类系统发生关系的探讨

大多数脊椎动物的线粒体基因组（约16—18kb）的组成是相对较稳定的,但在不同类群中,线粒体基因组在基因结构和基因排列方式等方面均显示了极大的多样性,这种多样性可能反映了真核细胞不同的进化路线（Saccone et al．,1999）。就目前的研究而言,线粒体基因组是惟一一个能够从基因组水平上来分析动物系统发生的分子标记,可以从线粒体基因组序列信息、基因组成及基因排列方式等进行多方位的分子进化研究,因而线粒体基因组全序列将成为动物分子系统发生最有力的证据（Saccone et al．,1999）。