中国黄粉蝶亚科六属间基于COⅡ和EF-1α基因部分序列的系统发育关系（鳞翅目：粉蝶科）

为了探讨中国黄粉蝶亚科属间的系统发育关系,我们对其中6属9种的细胞色素氧化酶Ⅱ（COⅡ）的部分序列和延伸因子基因（EF-1α）部分序列进行了分析。分别采用最大简约法（maximum parsimony, MP）、最大似然法（maximum likelihood, ML）和贝叶斯推论法（bayesian inference, BI）构建黄粉蝶亚科分子系统树。结果表明：在测得的COⅡ基因的648 bp序列和EF-1α基因的504 bp序列中,有261个变异位点,151个简约信息位点,黄粉蝶亚科内各属COⅡ基因A+T含量（77.3%）均明显偏高。系统发育分析显示黄粉蝶属为亚科中较为原始的类群,分化较早,豆粉蝶属和迁粉蝶属亲缘关系较近,但钩粉蝶属与豆粉蝶属、迁粉蝶属之间的亲缘关系还不能确定。本研究结果和传统的基于形态学的黄粉蝶亚科的分类体系有所不同,最显著的分歧是本研究支持内群中分化最早的属应为黄粉蝶属,而不是豆粉蝶属和迁粉蝶属。     

中国迁粉蝶属(鳞翅目,粉蝶科)基于NDⅠ和COⅠ基因部分序列的系统发育关系

测定了中国迁粉蝶属3种4亚种以及迁粉蝶指名亚种5个生态型的线粒体COⅠ基因和NDⅠ基因部分序列,以灵奇尖粉蝶为外群,分别采用最大简约法、最大似然法和贝叶斯法构建分子系统树,探讨了中国迁粉蝶属3种4亚种间的系统发育关系,并首次明确了迁粉蝶指名亚种5个生态型的亲缘关系。结果显示在测得的COⅠ基因661bp序列和NDⅠ基因472bp序列中,有变异位点227个,简约位点119个,A+T含量(75.5%)明显偏高。迁粉蝶属4亚种分子系统关系为:(镉黄迁粉蝶指名亚种+((梨花迁粉蝶指名亚种+梨花迁粉蝶海南亚种)+迁粉蝶指名亚种)),迁粉蝶指名亚种5个生态型分子系统关系为:(无纹型+((有纹型+红角型)+(银斑型+血斑型)))。     

基于线粒体CO Ⅰ和Cyt b基因的粉蝶亚科及黄粉蝶亚科(粉蝶科)部分类群的分子系统发生

测定了粉蝶科的粉蝶亚科和黄粉蝶亚科14属共24种线粒体COⅠ和Cyt b基因部分序列,并从GenBank中下载了2种粉蝶的同源序列,以眼蝶科的2个物种为外类群,运用NJ法、贝叶斯法分别重建了分子系统树,探讨了它们的系统发生关系。基因序列分析结果表明,经比对和处理后的序列总长度为1111bp,其中变异位点478个,简约位点382个,碱基T、C、A、G平均含量为39.9%、16.9%、30.9%、12.3%,A＋T含量和C＋G含量分别为70.8%和29.2%。分子系统树显示：黄粉蝶亚科不是单系群,但其中迁粉蝶属和豆粉蝶属在不同的分析方法中均聚合在一起。粉蝶亚科形成一个独立的支系,其中,襟粉蝶族为并系群;粉蝶族的粉蝶属、飞龙粉蝶属和云粉蝶属具有较近的亲缘关系。     

基于CO Ⅰ基因部分序列对尾凤蝶属(鳞翅目,凤蝶科)四种蝴蝶分子系统关系及相关问题的探讨

为了探讨中国尾凤蝶属的系统发生关系,对中国产4种尾凤蝶属蝴蝶的细胞色素氧化酶Ⅰ(COⅠ)基因的部分序列进行了分析.在获得的636bp的序列中,有59个变异位点,47个简约信息位点;A、T、G、C碱基的平均含量分别为29.5%、40.8%、13.9%及15.8%;表现出明显的A T含量(70.3%)偏异.采用NJ、MP、ML法构建了分子系统树,结果表明尾凤蝶属二尾种组与多尾凤蝶亲缘关系较近,而三尾凤蝶较早分化出来.同时结果表明丽斑尾凤蝶和二尾凤蝶的COⅠ基因没有序列差异.对这2个物种3个个体的COⅡ基因进行了测序,结果也没有序列的差异,表明丽斑尾凤蝶和二尾凤蝶可能是同物异名.而三尾凤蝶的遗传多样性较为贫乏.     

从COⅠ和COⅡ基因部分序列研究中国翠凤蝶亚属(鳞翅目:凤蝶科)的分子系统关系

为了探讨中国尾凤蝶翠凤蝶亚属(Princeps)的系统发生关系,本文对中国产10种翠凤蝶亚属蝴蝶的细胞色素氧化酶Ⅰ(COⅠ) 基因(约627 bp)、细胞色素氧化酶Ⅱ(COⅡ)基因部分序列(约690 bp)进行了分析.在获得的1 317个位点中,有184个变异位点,144个简约信息位点;表现出明显的A T含量(74.2%)偏倚.采用MP、ML法构建了分子系统树,结果显示:达摩翠凤蝶(P.demoleus)、巴黎翠凤蝶(P.paris)可能是中国最早起源的翠凤蝶亚属的蝴蝶,与其它翠凤蝶亚属蝴蝶的亲缘关系较远;碧翠凤蝶(P.bianor)、波绿翠凤蝶(P.polyctor)、穹翠凤蝶(P.dialis)和短尾翠凤蝶(P.doddsi)的亲缘关系较近;窄斑翠凤蝶(P.arcturus)、克里翠凤蝶(P.krishna)、绿带翠凤蝶(P.maackii)和西番翠凤蝶(P.syfanius)的亲缘关系较近.结果同时表明:短尾翠凤蝶和穹翠凤蝶没有序列差异,碧翠凤蝶和波绿翠凤蝶序列差异为0.15%,因此短尾翠凤蝶是穹翠凤蝶的同物异名,波绿翠凤蝶是碧翠凤蝶的同物异名[动物学报 53(2):257-263,2007].     

墨天牛属昆虫COⅠ基因比较及系统学初步研究

【目的】对11种墨天牛线粒体DNA细胞色素氧化酶C亚基Ⅰ基因(COⅠ)进行比较并对墨天牛属系统发育关系进行初步探讨。【方法】本文测定分析了11种墨天牛线粒体DNA细胞色素氧化酶C亚基Ⅰ基因(COⅠ),并采用简约法和贝叶斯推论法构建了墨天牛属的分子进化树。【结果】序列比对分析得到470 bp大小的COⅠ基因片段,其中可变异位点169个(36.0%),保守位点301个(64.0%),转换/颠换的平均值(R值)为1.03,说明此段序列适合于分子进化树。利用不同系统发育重建方法得到的进化树具有相似的拓扑结构,同时结合形态学分类特征对墨天牛属昆虫的分子系统进化关系进行探讨。结果显示分子结果与形态分类结果相似。【结论】利用COⅠ基因构建的墨天牛属系统发育树是探讨墨天牛分类的有效方法。     

基于线粒体COⅠ和Cytb基因序列研究粉蝶科七属间的系统发生关系

【目的】为了探讨粉蝶科Pieridae 7属的系统进化关系。【方法】基于线粒体COⅠ(609 bp)和Cytb(393 bp)基因部分序列,以眼蝶科的2个物种为外类群,运用UPGMA和ME法重建分子系统树。【结果】联合基因构建的分子系统树显示:外群牧女珍眼蝶Coenonympha amaryllis(Cramer)和阿芬眼蝶Aphantopus hyperantu(Linnaeus)构成一独立支系,可以作为外群;云粉蝶属和粉蝶属姊妹关系构成一分支,亲缘关系较近;襟粉蝶属与钩粉蝶属形成姐妹关系,亲缘关系较近。【结论】成功重建了粉蝶科7属的系统进化关系。     

斑皮蠹属昆虫COⅠ基因比较及系统学初步研究

对6种斑皮蠹线粒体DNA细胞色素氧化酶C亚基Ⅰ基因(COⅠ)进行比较并对斑皮蠹属系统发育关系进行初步探讨。本研究测定分析了6种斑皮蠹线粒体DNA细胞色素氧化酶C亚基Ⅰ基因(COⅠ),并采用简约法和贝叶斯推论法构建了斑皮蠹的分子进化树。序列比对分析得到365 bp大小的COⅠ基因片段,其中可变异位点182个(49.9%),保守位点174个(47.7%),转换/颠换的平均值(R值)为0.9,说明此段序列适合于分子进化树。利用不同系统发育重建方法得到的进化树具有相似的拓扑结构,同时结合形态学分类特征对斑皮蠹属昆虫的分子系统进化关系进行探讨。研究显示分子结果与形态分类结果相似。利用COⅠ基因构建的斑皮蠹系统发育树是探讨斑皮蠹系统学的有效方法。     

基于COⅡ和EF-1α基因部分序列的中国蝶类科间系统发生关系

为了探讨中国蝶类科间系统发生关系,本文对细胞色素氧化酶Ⅱ(COⅡ)的部分序列(620bp)和延伸因子基因(EF-1α)部分序列(595bp)进行了分析(共1215bp)。其中有464个变异位点,330个简约信息位点。COⅡ基因部分序列表现出明显的A T含量(76.3%)偏高。分别采用最大简约法(Maximum Parsimony,MP)、最大似然法(Maximum Likelihood,ML)和贝叶斯推论法(Bayesian Inference,BI)重建了分子系统树。结果表明:弄蝶科、凤蝶科、粉蝶科、灰蝶科能够单独成一支,其中弄蝶科位于系统树的基部,分化较早,是较原始的类群,与传统的形态分类结果是相一致的;粉蝶科与凤蝶科的亲缘关系较近;蚬蝶科倾向与灰蝶科有较近的亲缘关系,且蚬蝶科种群始终聚为一支,显示了该科是一个单系群,从单系性方面来看,本文支持将蚬蝶科作为一个独立的科;此外,本文结果表明,中国分布的蛱蝶总科是一单系群,并且它与灰蝶科和蚬蝶科聚成的一支是姐妹群关系。     

家鸭细胞色素C氧化酶Ⅲ（COⅢ）基因的克隆及序列分析

线粒体是存在于绝大多数真核细胞内的一种基本的、重要的细胞器,是细胞进行氧化磷酸化的场所。不同脊椎动物同源基因序列的比较显示,细胞色素b(Cytb)、细胞色素C氧化酶Ⅰ（COⅠ）、细胞色素C氧化酶Ⅱ（COⅡ）、细胞色素C氧化酶Ⅲ（COⅢ） 基因最保守,同源性最高,ATPase6、ATPase8基因、ND基因变异比较大。本试验以家鸭（家鸭起源于绿头鸭：Anas platyrhynchos）肝脏的线粒体DNA为模板,按照GenBank已经公布的潜鸭族（AF090337）的全序列及其绿头鸭的mtDNA部分序列（L22476、L16770、L22477）设计合成特异引物进行PCR扩增,克隆并测定了线粒体细胞色素C氧化酶Ⅲ亚基（COⅢ）的全序列784bp以及ATPase6基因的3'端和tRNA-Gly基因的5'端序列共934bp。 用DNAStar分析软件对家鸭与GenBank中7种禽类的COⅢ序列进行比较分析,显示家鸭与这些动物的COⅢ基因具有较高的同源性,与同科潜鸭属中的Aythya Americana的相似性 最高为90.6 %,与同目不同科的加拿大雁、小天鹅、白额雁的相似性分别为89%、88.6%、88.6%。根据家鸭与其他7种禽类的COⅢ基因序列相似性所建立的进化树,与传统的分类地位基本吻合。     

基于COⅠ和Cyt b基因序列的凤蝶科六属分子系统学研究

对凤蝶科6属25种的COⅠ基因和20种Cyt b基因的部分序列进行测定和分析, 探讨它们之间的系统发育关系; 以茶小卷叶蛾Adoxophyes honmai为外群, 用邻接法(neighbor-joining, NJ)、 最大简约法(maximum parsimony, MP)和贝叶斯法(Bayesian inference, BI)重建了凤蝶科6属的分子系统树。结果表明： COⅠ基因部分序列长度为661 bp, 其中保守位点417个, 可变位点244个, 简约信息位点191个; A+T的平均含量为70.3%, 明显高于C+G的平均含量29.6%。Cyt b基因部分序列长度为433 bp, 其中保守位点239个, 可变位点194个, 简约信息位点135个; A+T的平均含量为74.2%, 明显高于C+G的平均含量25.7%。分子系统树表明, 凤蝶属Papilio、 斑凤蝶属Chilasa、 尾凤蝶属Bhutanitis、 珠凤蝶属Pachliopta和喙凤蝶属Teinopalpus为单系性, 与传统形态分类结果相一致。但青凤蝶属Graphium单系性不够明确, 需要进一步探讨。研究结果为我国凤蝶科分子系统学研究积累了资料。     

基于COI和EF-1α基因的绢粉蝶属和妹粉蝶属系统发育关系分析

【目的】由于绢粉蝶属Aporia和妹粉蝶属Mesapia的分类地位尚存在争议,本研究基于COI和EF-1α基因探讨它们的系统发育关系。【方法】对采自中国的19个种(含绢粉蝶属13个种,妹粉蝶属1种以及用作外群的另外3个属的5个种)的COI和EF-1α基因部分序列进行了测定和分析;依据这2个基因的联合序列采用最大似然法(maximum likelihood,ML)和贝叶斯法(Bayesian inference,BI)构建了这些种的系统发育树。【结果】序列分析结果显示,测得的COI序列长度为657 bp,EF-1α序列长度为642 bp,联合后获得的序列总长为1 299 bp,其中变异位点439个,简约信息位点249个;序列A+T的含量明显高于C+G的含量。系统发生分析结果显示,除外群外,其余种类形成单系群(BV=100,PP=1.00),且分成两大支,一支为(奥倍绢粉蝶A.oberthuri+锯纹绢粉A.goutellei)+(丫纹绢粉蝶A.delavayi+(完善绢粉蝶A.agathon+(马丁绢粉蝶A.martineti+(大翅绢粉蝶A.largeteaui+巨翅绢粉蝶A.gigantea)))),另一支为普通绢粉蝶A.genestieri+(中亚绢粉蝶A.leucodice+((绢粉蝶A.crataegi+灰翅绢粉蝶A.potanini)+(妹粉蝶M.peloria+(暗色绢粉蝶A.bieti+小檗绢粉蝶A.hippia))))。【结论】本研究结果支持妹粉蝶属应为绢粉蝶属的异名,且绢粉蝶属内不再划分亚属和种组。     

松鸡科13种鸟类COⅠ序列变异及系统发育分析

线粒体DNA中的细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ基因,即COⅠ是DNA条形编码的主要基因,是一个很好的物种鉴定工具,目前广泛应用于鸟类系统发育研究。通过测定花尾榛鸡和黑琴鸡COⅠ基因的序列,并结合GenBank中松鸡科13种鸟类的同源序列,对松鸡科鸟类进行了序列变异和系统发育分析。结果显示,松鸡科物种的种间变异大于种内变异。序列分歧和系统分析结果支持花尾榛鸡Tetrastes bonasia归于松鸡科Tetraonidae榛鸡属Tetrastes。黑琴鸡Lyrurus tetrix与Tetrao属中其它物种的分歧小于松鸡科其它属间分歧,且黑琴鸡聚在Tetrao内,研究结果倾向支持黑琴鸡归于松鸡属Tetrao。     

CO Ⅰ SEQUENCE VARIATIONS AND PHYLOGENETIC RELATIONSHIPS AMONG 13 SPECIES OF TETRAONIDAE BIRDS

线粒体DNA中的细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ基因,即CO Ⅰ是DNA条形编码的主要基因,是一个很好的物种鉴定工具,目前广泛应用于鸟类系统发育研究.通过测定花尾榛鸡和黑琴鸡CO Ⅰ基因的序列,并结合GenBank中松鸡科13种鸟类的同源序列,对松鸡科鸟类进行了序列变异和系统发育分析.结果显示,松鸡科物种的种间变异大于种内变异.序列分歧和系统分析结果支持花尾榛鸡Tetrastes bonasia归于松鸡科Tctraonidae榛鸡属Tetrastes.黑琴鸡Lyrurus tetrix与Tetrao属中其它物种的分歧小于松鸡科其它属间分歧,且黑琴鸡聚在Tetrao内,研究结果倾向支持黑琴鸡归于松鸡属Tetrao.     

家蚕线粒体ND2、COⅠ和若干tRNA基因的克隆及序列分析

克隆并测定了家蚕（Bombyx mori）线粒体基因组3468bp的EcoRⅠ和HindⅢ双酶一段序列,根据序列同源性比较,该DNA片段包括3个蛋白质编码基因：ND2基因、COⅠ基因和COⅡ基因5′端399bp的序列,以及6个tRNA基因和一个尚待确定的tRNA^Met基因。家蚕与果蝇的ND2基因序列同源性约69.7%,COⅠ基因的同源性约83.8%,COⅡ基因5′端的同源性约80％,这表明细胞色素氧化酶基因在物种间比烟酰胺腺漂呤二核苷酸脱氢酶基因保守,6个推定的tRNA基因序列与果蝇相应tRNA基因序列差异较大,另外,除tRNA^Chn基因的二级结构相似外,其它tRNA基因的二级结构与果蝇相应tRNA基因的二级结构也有较大差异。     

基于线粒体COⅠ基因的齿小蠹属昆虫DNA条形码研究

齿小蠹属（鞘翅目： 小蠹科）昆虫是植物检疫中经常截获的类群, 为探讨线粒体细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ(COⅠ)基因的特定区段作为DNA条形码快速准确鉴定齿小蠹种类的可行性, 以齿小蠹属昆虫为研究对象, 测定分析了线粒体COⅠ基因462 bp碱基序列。序列分析结果显示： 变异位点为259个, 保守位点203个, 简约信息位点181个, 自裔位点78个。所有位点中, A, G, C和T碱基平均含量分别为30.7%, 16.5%, 17.0%和35.8%。A+T含量较高, 为66.5%, 明显高于G+C含量, 表现明显的A+T碱基偏嗜, 且A与T含量相当, 符合昆虫线粒体基因碱基组成的基本特征。转换与颠换结果显示： 该段序列未达到饱和, 可以得到准确的进化分析。利用Kimura 2-parameter模型分析遗传距离得到, 同物种间的遗传距离介于0.002~0.007之间, 不同种间的遗传距离介于0.056~0.431间, 平均遗传距离为0.199, 说明该段序列能够区分不同物种。基于COⅠ基因序列构建的邻接法系统发育树（NJ树）显示, 同一物种聚为同一小支, 且分支自展值均为100%; 近缘种能聚集在一起, 且置信度很高（≥97%）。结果表明应用基于COⅠ基因片段的DNA条形码进行齿小蠹属昆虫分类鉴定具有可行性。     

利用两种不同引物扩增金龟子COⅠ序列片段的研究与对比

利用两类不同的引物,即通用引物(L1490,H2198)与特异引物(Pat,Jerry)分别对4种常见金龟子线粒体细胞色素C氧化酶I(COⅠ)基因片段序列进行扩增和测序,获得长度为689 bp与775 bp的序列。对测序结果进行遗传距离分析,并构建了4种金龟子系统进化树。结果表明,特异引物扩增序列的遗传距离在种内稳定性与种间的差异性都明显优于通用引物扩增序列,利用特异引物扩增序列所构建的系统进化树最符合实际情况,因此利用特异引物扩增序列更能够准确的对金龟子进行分类。     

嗡蜣螂属Onthophagus十二种蜣螂线粒体COⅠ基因的DNA条形码研究

对嗡蜣螂属Onthophagus 12种蜣螂的线粒体COⅠ基因3'端部分序列(731 bp)进行了比较,结果显示,COⅠ序列的变异位点213个,简约信息位点167个。碱基替代主要发生在第3位点(64次),占替代总数的83.12%。除掘嗡蜣螂O.fodiens与婪嗡蜣螂O.lenzi小于2%外,其余种间遗传距离在8.1%¹5.8%之间,种内遗传距离为015.8%之间,种内遗传距离为0⁰.2%。单倍型多样性(Hd)和核苷酸序列多样性(Pi)分别为0.944±0.030和0.10518±0.0045。滑动窗口分析表明,可变位点频率在2400.2%。单倍型多样性(Hd)和核苷酸序列多样性(Pi)分别为0.944±0.030和0.10518±0.0045。滑动窗口分析表明,可变位点频率在240²90 bp、675 bp附近较高。NJ树聚类结果与传统形态学分类相吻合:外群代表种分化最早,种间聚成一分支,种内个体优先聚集种下。本文认为COⅠ基因适合作为嗡蜣螂属物种鉴定的DNA条形码。     

基于COⅡ基因序列的斑腿蝗科部分亚科的分子系统学研究

采用PCR产物直接测序法测定了斑腿蝗科10个亚科16属22种的COⅡ基因585 bp的片段, 对序列的碱基组成进行了分析,并评估了数据集的系统发育信号;最后,以癞蝗科的肃南 短鼻蝗作为外群,采用NJ法、MP法、ML法以及贝叶斯推论法构建了系统树,以解决这些物种所代表的亚科之间的系统发育关系。结果表明：22种斑腿蝗科昆虫的COⅡ基因序列碱基组成表现强烈的A+T含量偏向性。对COⅡ基因585 bp序列片段构成的全数据组和根据密码子不同位点划分的密码子第一、第二和第三位点数据组的系统发育信号分析显示,所有数据组都具有一定的系统发育信息。在4种方法得到的合一树中发现： （1）星翅蝗亚科、刺胸蝗亚科、黑背蝗亚科、斑腿蝗亚科的亲缘关系较近;（2）卵翅蝗亚科与稻蝗亚科亲缘关系较近,建议卵翅蝗亚科似乎应归入稻蝗亚科中,板胸蝗亚科与这两个亚科的关系较近;（3）黑蝗亚科和秃蝗亚科似乎应合并为一个亚科;（4）切翅蝗亚科的4个属未聚在一起,表明这些属的区别较大,不是一个单系群;（5）黑蝗亚科和秃蝗亚科关系较近,且与本研究中其他几个亚科的亲缘关系相对较远。研究结果表明COⅡ基因在解决斑腿蝗科的亚科以下属种间的系统发育关系时是一个有效的分子标记。     

COⅡ基因在昆虫分子系统学研究中的作用和地位

细胞色素氧化酶Ⅱ(cytochromeoxidaseⅡ,COⅡ)基因位于线粒体DNA(mtDNA)上,编码细胞色素氧化酶亚基Ⅱ,该亚基为细胞色素c提供重要的结合位点。COⅡ基因进化速率较快,是昆虫分子系统学研究中理想的分子标记。目前,已经利用该基因从各个分类水平对昆虫系统发育关系、物种形成与分化、种群遗传与变异及生物地理等方面做了广泛的研究。研究表明,利用该基因可以很好地解决昆虫属、种及种下分类单元的系统发育问题,但是在解决科、亚科等高级阶元的系统发育关系时仍存在一些局限,COⅡ基因与其他mtDNA及核基因的联合分析能够更好地解决昆虫的系统发育问题。