应用三种基因序列探讨鳃金龟亚科部分族种的系统发育关系
作者单位：沈阳大学
学位级别：硕士
导师姓名：郭晓华
授予年度：2013年
学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 071007[理学-遗传学]
摘 要：鳃金龟亚科(Melolonthinae)(鞘翅目Coleoptera:金龟总科Scarabaeoidea:金龟科Scarabaeidae)是金龟科中最大和最多样化的亚科之一,全球已经记录约750属,11000种。金龟亚科多数种类幼虫为植食性地下害虫,对农作物、牧场、草皮具有危害作用。开展金龟亚科分类鉴定和系统学研究对于害虫防治具有重要应用价值。国内外有关鳃金龟类群的分类始终存在争议。分子生物技术是形态学研究的重要补充手段。鳃金龟亚科的分子系统发育研究起步较晚,报道十分有限。基于基因序列对鳃金龟亚科的分子系统发育进行研究,对于该类群分类鉴定和系统发育关系具有重要意义。 本研究以线粒体DNA (mitchondrial DNA, mtDNA) COI、16S rRNA以及核28S rDNA基因为目的序列,通过PCR扩增技术获得鳃金龟亚科部分族种的基因序列,应用MEGA4.0和PAUP4.0等生物软件,对鳃金龟亚科族种的基因序列进行了比对分析,计算了碱基组成和核苷酸变异率、遗传距离、转换与颠换比等基因组参数,基于三个基因重建了金龟亚科代表种类的分子进化树,重点探讨了鳃金龟亚科族下代表属种的发育关系,验证了CO I、16S rRNA、28S rDNA基因序列在鳃金龟亚科分子系统学研究中的可靠性。 本研究得出以下结论： (1)获得的mtDNA CO I、16S rRNA和核28S rDNA片段长度分别为739bp、505bp、556bp。mtDNA COI序列中,A、T、G、C的平均含量分别为31.6%、36.5%、14.2%、17.7%,A+T含量为68.1%,G+C平均含量为31.9%;mtDNA16S rRNA序列中,A、T、G、C的平均含量分别为33.9%、39.0%、17.7%、9.3%,A+T含量为72.9%,G+C为27%;核基因28S rDNA序列中,A、T、G、C的平均含量分别为24.7%、20.3%、30.7%、24.3%,A+T的含量为45%,G+C含量55%。mtDNACO Ⅰ和16S rRNA基因的A+T含量明显高于G+C含量,表现出明显的线粒体A+T碱基偏好性：核28S rDNA的碱基组成G+C含量明显高于A+T含量,表现出G+C碱基偏好性。 (2)COⅠ基因739bp序列中,变异位点(V)318个,简约信息位点(Pi)242个;16S rRNA基因505bp序列中,V为208个,Pi为166个;28S rDNA基因556bp序列中,V为53个,Pi为36个。V和Pi均以第3位点最多。 (3)CO I基因序列中，发生转换(Transition, TS)67次’颠换(Transversion,TV)64次。TS发生以C—T为主，共49次;TV发生以A^T为主，共41次;16SrRNA基因序列中，TS发生26次，TV为42次，TS发生以A^G为主，TV发生以A^T为主：28S rDNA基因序列中，TS发生7次，TV为6次，TS发生以C—T为主,TV发生A^T、C^G之间。说明核28S rDNA基因比线粒体基因更为保守。应用DAMBE软件对CO I、16SrRNA、28S rDNA基因序列进行碱基替换饱和性分析，没有表现出饱和的迹象。 (4)CO I序列的遗传距离结果显示：哦鳃金龟族Hopliini和绢金龟族Seircini、鳃金龟族Mdolonthini族内种间遗传距离分别为13.5%、10.7%,19.9%,族间遗传距离在20.4%?22.5%;16S rRNA序列的遗传距离分析表明，哦鳃金龟族、绢金龟族、鳃金龟族的族内种间的遗传距离在9.1%2.6%之间，族间遗传距离在13.9%?18.8%之间：28S rDNA序列的结果显示，鳃金龟亚科三个族间遗传距离在2.2%?2.8%之间，族内遗传距离0.8%?2.0%。显示族间种类的遗传距离大于族内种间的遗传距离。三个基因的结果还显示，种内距离小于种间，种间小于属间和族间。齿爪鳃金龟属IMotn’Ma的种间出现较大分化。皱f思金龟属Trematodes与婆鲍金龟属Brahmina的代表种为姐妹种。 (5)基于COI、16SrRNA、28SrDNA基因分别构建NJ树、MP树、ML树，所得的结果基本一致。鳃金龟亚科种类分别形成3个明显的分支，鳃金龟族Melolomhini族、销金龟Seircini族、哦鲍金龟族Hopliini族下的属种分别聚集在本族分支卩，且具有较高的自举置信度。齿爪鳃金龟属//o/o/r/c/z/lf、双绺鳃金龟属」;《/咖^//0?、皱鳃金龟厲Trematodes、婆嫩金龟属Brahmina、胸突鲍金龟属Hoplosternus、云鲍金龟属Polyphylla聚为18金龟族，没有形成明显的根鲍金龟族。绢金龟屈Serica属、Microserica属
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