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。     

白纹方蟹线粒体基因组全序列测定及方蟹总科比较分析

为探讨该总科内部亲缘关系及其与线粒体基因排序之间的相关性,研究以方蟹科(Grapsidae)白纹方蟹(Grapsus albolineatus)为代表种,测定其线粒体基因组全序列。其全长为15577 bp,包含13个蛋白编码基因,22个tRNA基因, 2个rRNA基因和1个控制区。基因组碱基组成为33.4%A、12.0%G、20.6%C和34.0%T,具有明显的AT偏向性(67.4%)。除ATP8和ND1以GTG作为起始密码子外,其余蛋白编码基因均以ATN作为起始密码子;除COⅡ和Cyt b以T作为不完全终止密码子外,其余基因均以TAN作为终止密码子。亮氨酸(Leu)和半胱氨酸(Cys)分别是使用频率最高(15.28%)和最低(0.81%)的两种密码子。除tRNA-Ser1缺少DHU臂外,其余tRNA均能形成典型的三叶草结构。基于13个蛋白编码基因的核苷酸序列同时构建了方蟹总科的贝叶斯树(BI)和最大似然树(ML),两种方法构建的系统发育树扑拓结构一致,均显示所有方蟹科(Grapsidae)种类聚在一起,其中白纹方蟹与同属的细纹方蟹(G. tenuicrustatus)的亲缘关系最近;...     

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。     

啮总目昆虫的线粒体基因组多样性及系统发育研究进展

啮总目包括啮虫目（皮虱和书虱）和虱目（羽虱和吸虱）,是农业和医学等领域具有重要经济意义和研究价值的类群,目前已鉴定和描述的物种超过10 000个。啮总目昆虫线粒体基因组的变异性在昆虫各类群中最为剧烈,这些变异包括基因组的结构、基因排序、基因含量和链上分布等诸多方面。本文全面分析和总结了啮总目昆虫裂化线粒体基因组的进化属性,并结合两侧对称动物线粒体基因组的裂化特征重构了线粒体基因组环裂化的过程。引入“线粒体基因组核型”的概念来描述动物线粒体基因组丰富的变异程度。动物线粒体的染色体有减小的趋势,而线粒体基因组的裂化正是体现这种趋势的一种重要策略。同时,总结和探讨了目前具有争议的啮总目主要类群间的系统发育关系。本综述为啮总目昆虫线粒体基因组学、啮总目系统发生关系以及两侧对称动物线粒体基因组进化模式的研究提供一个新的视角。     

昆虫线粒体基因组重排的研究进展

动物线粒体基因组通常组成稳定,基因排列也相对保守,极少发生重组。但是昆虫的线粒体基因组具有重排的可能性,而且这些重排事件可能为系统发育研究提供重要的信息。因此,深入研究昆虫线粒体基因组的重排可能有助于解决具有争议的系统发生关系。本文对昆虫线粒体基因组的重排类型、重排机理和重排在昆虫系统发育分析中的应用等方面的研究进展进行了介绍。     

节肢动物线粒体基因组与系统发生重建

对mt基因组的比较研究是探讨节肢动物系统发生的有效手段之一。基因的排列和DNA序列可以为重建节肢动物的系统发生提供有用的信息。目前,已测定mt基因组全序列的节肢动物已增加到44种。归纳、总结了节肢动物mt基因组的基本特征、基因顺序、基因重排的发生和机制等。简要评述基于mt基因组的节肢动物系统发生研究。     

池蝶蚌线粒体基因组全序列分析

采用普通PCR扩增、SHOT-GUN测序、软件拼接首次获得了池蝶蚌（Hyriopsis schlegelii）线粒体基因组全序列。线粒体基因组全长为15939 bp,由13个蛋白质编码基因、22个tRNA基因、2个SrRNA基因和28个长度为1393 bp的非编码区组成;除ND3-ND5、ND4L、ATP6、ATP8、COX1-COX3、tRNA-D、tRNA-H之外,其他大多数基因在L链编码。池蝶蚌线粒体全基因组序列、蛋白编码基因、tRNA基因、rRNA基因及非编码区的A+T含量分别为60.36%、59.84%、61.7%、60.23%及62.5%,与其他淡水蚌类一致,均表现出A+T偏好性,淡水蚌类线粒体基因组长度的差异主要表现在非编码区长度的差异。池蝶蚌mtDNA的COX2-12SrRNA区域基因排列存在差异,是ND3、tRNAHis、tRNAAla、tRNASer1、tRNASer2、tRNAGlu、ND2、tRNAMet 8个基因发生重组造成。22个tRNA基因都具有典型的三叶草二级结构,tRNA-E与 tRNA-W间的非编码区含有一个ORF区,而控制区并未发现。从GenBank上下载的14种双壳纲贝类的mtDNA序列构建的系统进化树,显示池蝶蚌与三角帆蚌亲缘关系最近。研究结果为淡水珍珠蚌线粒体基因重排及进化特征提供理论依据。       

赤狐线粒体全基因组及系统发育分析

测定了赤狐的线粒体基因组全序列,总长度为16 723 bp,碱基组成为：31.3% A、26.1% C、14.8% G、27.8% T。和大多数哺乳动物一样,赤狐的线粒体全基因组包含13个蛋白质编码基因、2个核糖体RNA基因、22个转运RNA基因和1个控制区。除ND3基因起始密码子为不常见的ATT外,赤狐与北极狐、狼、家犬、郊狼的线粒体蛋白质编码遵循相同模式。在控制区的保守序列区段1和2之间发现一段较长的富含AC的随机重复序列。为了验证赤狐与其他犬科动物的系统发育关系,利用12个重链蛋白质编码基因,分别通过邻接法和最大简约法构建了系统发育树。结果表明：赤狐与北极狐是姐妹群,它们在犬科中都属于赤狐型分支,而灰狼、家犬和郊狼则属于狼型分支,与现有的系统进化研究结果一致。     

双斑萤叶甲基因组调研及线粒体基因组分析

双斑萤叶甲Monolepta hieroglyphica为杂食性鞘翅目害虫。近年来,该虫对我国农业的为害呈加重趋势,本文对双斑萤叶甲基因组进行调研及对线粒体基因组进行分析,为进一步的全基因组测序提供参考,并为双斑萤叶甲线粒体研究提供基础资料。本文采用Illumina Hiseq 2000测序平台对单只雌性双斑萤叶甲进行双末端测序,测序结果表明:双斑萤叶甲基因组大小约为2.4 Gb,重复序列含量约为52.61%,杂合率为0.67%,GC含量为30.29%。双斑萤叶甲基因组较大,但其基因组的杂合率和GC含量较低。利用基因组测序原始数据,借助NOVOPlasty软件直接提取基因组中线粒体基因组序列并进行组装,获得16 299 bp的双斑萤叶甲线粒体基因组。通过MITOS软件对线粒体基因组进行注释,斑萤叶甲线粒体基因组共有37个基因,包括13蛋白编码基因、22个转运RNA及2个核糖体RNA基因,以及1个非编码的控制区。其线粒体基因组基因排列方式与果蝇的模式排列相同,并未发生基因重排。进一步利用线粒体COX1蛋白构建的系统进化树,为双斑萤叶甲隶属于鞘翅目、多食亚目、叶甲科、萤叶甲亚科的分类地位提供了分子依据。并初步发现鞘翅目内各个物种遗传距离相对于昆虫纲下其它目的各个物种之间遗传距离较远。     

三斑海马线粒体基因组核苷酸全序列结构与分析

通过PCR扩增并测序获得了三斑海马(Hippocampus trimaculatus)线粒体DNA(mt DNA)全序列。三斑海马线粒体基因组全序列长度为16 534 bp(Gen Bank登录号为KJ956892),编码37个基因,包括13个蛋白编码基因、22个t RNA基因和2个r RNA基因。非编码区域包括1个控制区(D-loop)及一个轻链复制起始区域。大部分基因由H-链编码,包括14个t RNA基因、2个r RNA基因、12个蛋白编码基因;只有ND6和8个t RNA基因是在L-链编码。预测的22个t RNA基因的二级结构均为典型的三叶草状。基因间隔一般1~14 bp不等。此外,还存在7处碱基重叠,其中,4处是鱼类和脊椎动物典型的基因重叠位点。总的碱基含量分别为,A 32.7%,C 23.4%,G 14.6%,T 29.3%,A+T含量为62.0%。其线粒体基因组序列的结构与脊椎动物的典型结构近似。邻接法和贝叶斯法构建的三斑海马系统进化树的拓扑结构相似,这与现有的三斑海马的系统演化地位一致。本研究为海马的进化研究以及保护工作提供了基础数据。     

鳙的线粒体基因组核苷酸全序列分析

对采集自我国长江的鳙的线粒体DNA全序列进行了测定.结果表明,鳙的线粒体DNA全长为166221 bp,其碱基因组成为A=31.6%;C=27.1%;G=16.0%;T=25.3%,A+T含量为56.9%.鳙线粒体基因组的排列、结构和组成与其它鲤科鱼类相似,包括37个基因,即13个蛋白质编码基因,2个rRNA基因,22个tRNA基因和一个非编码控制区(D-loop).在13个蛋白编码基因中,除ND6由轻链编码外,其余12个基因均由重链编码.COI基因的起始密码子为GTG,而其它12个蛋白编码基因的起始密码子均为ATG.     

蚜蝇科昆虫线粒体基因组特征及系统发育研究

蚜蝇科昆虫是一类重要的资源昆虫,目前GenBank数据库共收录64种蚜蝇科昆虫线粒体全长基因组序列,涉及蚜蝇亚科(Syrphinae) 3族26种,管蚜蝇亚科(Eristalinae) 5族38种。本文总结了蚜蝇科昆虫线粒体基因组的基本特征,概述了线粒体全基因组在蚜蝇科昆虫系统发育研究中的应用,同时基于线粒体全基因组序列重建了蚜蝇科系统发育关系,并提出今后蚜蝇科昆虫的线粒体基因组学研究重点。     

乌龟线粒体全基因组序列和结构分析

龟鳖类同其它类群脊椎动物的系统进化关系一直存在争论。为进一步从分子水平上探讨这一问题,本文参照近源物种的线粒体基因组,设计了16对特异引物,采用PCR产物直接测序法测得了乌龟线粒体基因组全序列。结果表明:乌龟线粒体基因组序列全长16576bp,包括2个rRNA基因、22个tRNA基因、13个蛋白质编码基因和1个非编码控制区。乌龟线粒体基因组结构和基因排列顺序与其它龟鳖类相同,在“WANCY区”包含一个“stemloop”结构,ND3基因174位点存在一个额外插入的腺苷酸(A)。本文通过比较分析结构基因在主要脊椎动物类群中的排列顺序,探讨了龟鳖类与其它主要脊椎动物类群的系统进化关系     

土蜂科线粒体基因组序列测定和分析

【目的】本研究旨在通过针尾部(Aculeata)昆虫线粒体基因组系统发育分析认知土蜂科(Scoliidae)的单系性及系统发育位置。【方法】利用Illumina Hiseq2500二代测序技术测序土蜂科3属5种的线粒体基因组,并进行注释和分析;基于针尾部昆虫36个线粒体基因组13个蛋白质编码基因(protein-coding genes, PCGs)和2个rRNA基因序列采用最大似然法(maximum likelihood, ML)和贝叶斯法(Bayesian inference, BI)法构建系统发育树。【结果】新测序的土蜂科5个线粒体基因组为五带波壁土蜂Colpa quinquecincta线粒体基因组(GenBank登录号：OM103696),齿石波壁土蜂Colpa tartara线粒体基因组(GenBank登录号：OM103697),厚大长腹土蜂Megacampsomeris grossa线粒体基因组(GenBank登录号：OM103796),台湾大长腹土蜂Megacampsomeris formosensis线粒体基因组(GenBank登录号：OM142776)和斯式土蜂Sc...     

(行鸟)形目12种鸟类线粒体细胞色素b基因序列差异及其系统发育关系

采用PCR直接测序方法首次对Hang形目(Charadriiformes)12种鸟类：蒙古沙Hang(Charadrius mongolus)、环颈Hang(Charadrius alexandrinus)、大杓鹬(Numenius madagascariensis)、白腰杓鹬(Numenius arquata)、中杓鹬（Numenius phaeo-pus）、红脚鹬（Trina totanus）、林鹬（Trina alareola）、翘嘴鹬（Xenus cineres）、翻石鹬（Arenaria interpres）、大滨鹬（Calidris teruarostris)、反嘴鹬（Recurvirostra avosetts)和砺鹬（Haematopus ostralensis)线粒体cyt b基因全序列进行测定,并以白鹳（Ciconia ciconia)的同序列作为外群杓建系统发生树。经比对,Hang形目12种鸟类线粒体cyt b基因全序列均包括1143bp,序列间未见有插入和缺失,共有381个变异位点,种间序列差异值为5．16％—16．01％。重建的系统树将Hang形目12种鸟类分为2个支系：第1支系包括红脚鹬、林鹬、翻石鹬、大滨鹬、翘嘴鹬、中杓鹬、大杓鹬和白腰杓鹬,其中红脚鹬、林鹬、翻石鹬、大滨鹬、翘嘴鹬聚为一支,中杓鹬、大杓鹬和白腰杓鹬聚为另一支;第2支系包括蒙古沙Hang、环颈Hang、反嘴鹬和硕鹬,其中反嘴鹬与砺鹬互为姐妹群,然后再与Hang属的两个种蒙古沙Jamg和环Hang组成的姐妹群构成并系群。分子证据提示：第1支系中各属问及种间的系统关系与形态学研究结果相吻合;第2支系中的反嘴鹬与Hang鹬之间的亲缘关系较近,两者聚为姐妹群,提示将这两个类群合并为一个亚科——反嘴葫亚科更为合理,与码亚科共同组成Hang科,与核型研究结果和Sibley在新分类体系中将码科分为反嘴鹬亚科和Hang亚科、反嘴鹬族和砺鹬族属于反嘴鹬亚科的观点相一致。     

变灰青霉线粒体基因组特征及系统发育分析

本研究对一株分离自细虫草上的变灰青霉SFY00C3菌株线粒体基因组进行测定,分析其组成特征,并探究其与青霉属真菌的系统发育关系。结果表明,SFY00C3的线粒体基因组是一条长度为28 301 bp的环状DNA分子,共编码42个基因(15个蛋白编码基因、2个rRNA基因和25个tRNA基因),其碱基组成有显著的A-T偏好性,25个tRNA基因均可形成典型三叶草结构,并存在32处G-U错配。通过青霉属物种间共线性分析发现其线粒体基因组发生了基因重排;共有的14个蛋白编码基因的Ka/Ks值均小于1,表明受到了纯化选择压力的影响;系统发育分析表明：SFY00C3在青霉属中是一个独立的分支,应该是6种青霉祖先的姊妹。本研究丰富了变灰青霉的线粒体基因组序列信息,为青霉属的系统发育、资源保护及遗传多样性研究提供基础数据。     

背瘤丽蚌F型线粒体基因组全序列分析

部分双壳贝类的线粒体遗传方式是特殊的双重单亲遗传方式:F型存在于雌性体细胞组织和性腺中,M型仅存在于雄性个体的性腺中。通过LA-PCR扩增、SHOT-GUN测序、软件拼接获得背瘤丽蚌(Lamprotula leai)F型线粒体基因组全序列。线粒体基因组全长为16530 bp,包括13个蛋白质编码基因,22个tRNA其中包括2个tRNA^Ser和2个tRNA^Leu,2个SrRNA及27个长度不等的非编码区,最长的两个非编码区分别为969 bp、228 bp。比较分析已登录到GenBank中的淡水蚌类F型线粒体结构特征,结果显示背瘤丽蚌F型A+T含量为60.28%,表现出A+T偏好性,淡水蚌类线粒体基因组长度的差异主要表现为非编码区长度的差异。此外,背瘤丽蚌mtDNA的COⅡ-12S rRNA区域基因排列存在差异,是ND3、tRNA^His、tRNA^Ala、tRNA^Ser1、tRNA^Ser2、tRNA^Glu、ND2、tRNA^Met 8个基因发生重排造成。F型线粒体序列构建的系统进化树中,淡水蚌类和海水双壳贝类分别聚为一支。研究结果为进一步研究淡水珍珠蚌的DUI线粒体遗传方式和种质资源保护奠定基础,为双壳贝类mtDNA基因重排提供依据。     

形目12种鸟类线粒体细胞色素b基因序列差异及其系统发育关系

采用PCR直接测序方法首次对形目 (Charadriiformes) 12种鸟类 :蒙古沙 (Charadriusmongolus)、环颈(Charadriusalexandrinus)、大杓鹬 (Numeniusmadagascariensis)、白腰杓鹬 (Numeniusarquata)、中杓鹬 (Numeniusphaeo pus)、红脚鹬 (Tringatotanus)、林鹬 (Tringaglareola)、翘嘴鹬 (Xenuscineres)、翻石鹬 (Arenariainterpres)、大滨鹬 (Calidristenuirostris)、反嘴鹬 (Recurvirostraavosetts)和砺鹬 (Haematopusostralensis)线粒体cytb基因全序列进行测定 ,并以白鹳(Ciconiaciconia)的同源序列作为外群构建系统发生树。经比对 ,形目 12种鸟类线粒体cytb基因全序列均包括1143bp ,序列间未见有插入和缺失 ,共有 381个变异位点 ,种间序列差异值为 5 16 %～ 16 0 1%。重建的系统树将形目 12种鸟类分为 2个支系 :第 1支系包括红脚鹬、林鹬、翻石鹬、大滨鹬、翘嘴鹬、中杓鹬、大杓鹬和白腰杓鹬 ,其中红脚鹬、林鹬、翻石鹬、大滨鹬、翘嘴鹬聚为一支 ,中杓鹬、大杓鹬和白腰杓鹬聚为另一支 ;第 2支系包括蒙古沙、环颈、反嘴鹬和砺鹬 ,其中反嘴鹬与砺鹬互为姐妹群 ,然后再与属的两个种蒙古沙和环颈组成的姐妹群构成并系群。分子证据提示 :第 1支系中各属间及种间的系统关系与形态学研     

中国树花线粒体基因组特征及系统发育分析

中国树花是广布于北半球的一种地衣,具有抗病毒、抗菌、抗氧化、抗肿瘤、抗炎和治疗糖尿病等生物活性。本研究首次对中国树花Ramalina sinensis的线粒体基因组进行测序、组装和注释,结果表明其线粒体基因组是一个长度为38 265 bp的环状分子,共编码42个基因(15个蛋白质编码基因(PCGs)、2个rRNA基因和25个tRNA基因),碱基组成具有明显AT偏好性,其中24个tRNA被成功预测为典型三叶草结构。密码子偏好性分析显示该线粒体基因组对A/U结尾的密码子具有明显偏好性。树花科地衣共线性分析没有发现大面积的基因重排现象。与间枝树花R. intermedia的线粒体基因组比较分析显示这2个物种有着较为亲密的适应性进化关系。15个PCGs的Ka/Ks值各不相同,说明这些基因正在接受不同的选择压力。系统发育分析表明中国树花与间枝树花的亲缘关系很紧密。本研究为树花属的资源保护、系统进化以及遗传多样性研究提供基础数据。