基于线粒体基因组的广义片角叶蝉属系统发育研究

作     者：单良陈玉 

作者单位：内蒙古师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张斌

授予年度：2021年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090402[农学-农业昆虫与害虫防治] 

主      题：片角叶蝉属 线粒体基因组 系统发育 

摘      要：片角叶蝉属Idiocerus隶属于半翅目Hemiptera、叶蝉科Cicadellidae、片角叶蝉亚科Idiocerinae。目前全世界已描述的广义片角叶蝉属昆虫达230余种,广泛分布于世界各大动物地理区系;片角叶蝉属是片角叶蝉亚科的模式属,也是其中种类最多、分布最广的类群。该属昆虫主要取食杨柳科、榆科等木本植物,是林业生产上的重要害虫。目前,该属与近缘属界限不明,属内亚属划分、物种界定混乱,属间和种间的分类学、系统发育关系等有待解决。本研究测定11种广义片角叶蝉属及近缘属昆虫的线粒体基因组序列,结合Gen Bank中已公布的片角叶蝉6种线粒体基因组,分别釆用最大似然法（ML）和贝叶斯法（BI）重建了分布于中国的广义片角叶蝉属系统发育关系,主要得到以下结论:（1）所选取的片角叶蝉11个代表种及近缘种线粒体基因组序列长度范围为14733-16842 bp,其中长度最短的为柳短板叶蝉Sahlbergotettix salicicola,控制区长度为419 bp;最长的为中亚皱背叶蝉Rhytidodus viridiflavus,控制区长度为2503 bp。所测11条序列的基因排序和方向完全一致,均含有37个编码基因,其中14个基因位于N链,其他编码基因位于J链。基因重叠和基因间隔较为普遍,基因重叠在1-13 bp之间。全序列A+T含量在76.4%-79.1%之间,AT-Skew值均大于0,即A的含量高于T含量。（2）蛋白质编码基因的起始密码子大多数为ATN,只有ATP8和ND5以TTG作为起始密码子。除COI、COII、ND1、ND4、ND5以不完全的T或TA为终止外,终止密码子均为TAA或TAG,且TAA使用率较TAG高。氨基酸使用数量在3637-3649之间,其中亮氨酸、异亮氨酸、丝氨酸使用频率较高。（3）tRNA长度在61-72 bp之间,除tRNA-S1外,tRNA的二级结构均为典型三叶草形。片角叶蝉11条序列的tRNA均存在多个G-U摆动配对以及错配。2种rRNA（12S rRNA、16S rRNA）长度范围分别为1012-1239 bp、738-754 bp。控制区长度在419-1503 bp之间,是整个线粒体基因组长度变异最大的部分。（4）基于线粒体13PCGs,采用最大似然法和贝叶斯法构建系统发育树。结果表明:两种建树方法所得树型基本一致,选取的叶蝉科42条数据聚为两大支,4亚科。其中广义片角叶蝉属的片角叶蝉属Idiocerus、杨叶蝉属Populicerus、宽脊叶蝉属Podulmorinus、凹缘叶蝉属Metidiocerus、皱背叶蝉属Rhytidodus、短板叶蝉属Sahlbergotettix、朝鲜叶蝉属Koreocerus、长板叶蝉属Parocerus、钠叶蝉属Nabicerus、拟长突叶蝉属Neoamritatus、扁喙叶蝉属Idioscopus,共11属聚为一支,系统发育关系最终为:（（（（（（Podulmorinus+Idiocerus）+Metidiocerus）+（（Populicerus+Parocerus）+（Sahlbergotettix+Rhytidodus）））+（Koreocerus+Nabicerus））+Neoamritatus）+Idioscopus）。