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基于多位点分子标记和线粒体基因组学中国蚌类(蚌目:蚌超科)物种分类与系统进化研究

湖泊科学 2021年第6期33卷 1788-1804,I0001-I0011页

作者：武瑞文安建梅陈如如欧阳珊吴小平山西师范大学生命科学学院临汾041000 南昌大学生命科学学院南昌330031

中国是东亚蚌类(蚌目:蚌超科)物种分布中心,共记录有26属.然而,在世界蚌目框架下,中国仍缺乏一个完整科学的蚌类分类系统.本研究基于多位点分子标记(COI、16S、28S)和线粒体基因组学重构聚焦于蚌超科的蚌目系统发育关系,ML、BI和BEAST... 详细信息

中国是东亚蚌类(蚌目:蚌超科)物种分布中心,共记录有26属.然而,在世界蚌目框架下,中国仍缺乏一个完整科学的蚌类分类系统.本研究基于多位点分子标记(COI、16S、28S)和线粒体基因组学重构聚焦于蚌超科的蚌目系统发育关系,ML、BI和BEAST系统发育结果均支持蚌科5亚科分类系统,即(((Ambleminae+Gonideinae)+Rectidentinae)+Unioninae)+Parreysiinae;珍珠蚌科2亚科分类系统,即(Gibbosulinae+Margaritiferinae);中国蚌类隶属蚌科4亚科(Gonideinae,Rectidentinae,Unioninae,Parreysiinae)13族和珍珠蚌科两亚科(Gibbosulinae,Margaritiferinae).基于化石标定的分子钟显示:蚌科物种分化时间为中三叠世(median=232.07 Ma),其中雕刻蚌亚科(Parreysiinae)起源和物种分化时间早于其他亚科;矩形蚌亚科(Rectidentinae)物种分化时间最晚,为晚白垩世(median=94.72 Ma);小方蚌亚科(Ambleminae)和隆脊蚌亚科(Gonideinae)最近共同祖先分化于晚侏罗纪世(median=144.69 Ma),珍珠蚌科起源于晚石炭世(median=312.61 Ma),物种分化于晚白垩世(median=91.59 Ma),中国蚌科现生物种最早起源时间可追溯到白垩纪(中国尖嵴蚌(Acuticosta chinensis),median=114.36 Ma).蚌超科线粒体基因重排分析显示:蚌超科线粒体基因组有4种基因排列方式(GO),珍珠蚌科独享一种(GO1);蚌科中Unioninae和Ambleminae共享一种(GO2);Gonideinae有2种基因排列方式(GO3和GO4),其中室蚌(Chamberlainia hainesiana)独享一种(GO4),其余物种共享一种(GO3).以往作为高阶元分类的贝壳形态、钩介幼虫形态以及育儿囊类型,并不能作为蚌科属及以上阶元分类依据.本研究重构了世界蚌目聚焦于蚌超科的系统发育关系和进化历史,建立了中国蚌类分类系统,为今后该类群区系多样性研究及资源保护提供了分类依据.

关键词：蚌科珍珠蚌科系统发育线粒体基因组学基因排列形态学解剖学

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秆野螟属线粒体基因组学及中国亚洲玉米螟和欧洲玉米螟混生区物种界定研究（鳞翅目：草螟科：野螟亚科）

秆野螟属线粒体基因组学及中国亚洲玉米螟和欧洲玉米螟混生区物种...

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作者：周楠西北农林科技大学

学位级别：硕士

秆野螟属Ostrinia,隶属于野螟亚科Pyraustinae,草螟科Crambidae,世界已知23种、25亚种,中国报道16种、10亚种。由于该属昆虫分化时间短、亲缘关系复杂,很多分类单元的重要形态分类特征界限不清,甚至存在明显的种内变异,导致其物种界定... 详细信息

秆野螟属Ostrinia,隶属于野螟亚科Pyraustinae,草螟科Crambidae,世界已知23种、25亚种,中国报道16种、10亚种。由于该属昆虫分化时间短、亲缘关系复杂,很多分类单元的重要形态分类特征界限不清,甚至存在明显的种内变异,导致其物种界定和种间的系统发育关系至今仍存有很大争议。本研究综合运用形态测量学、比较形态学、线粒体比较基因组学及系统发育基因组学等方法,首次对秆野螟属昆虫线粒体基因组进行比较基因组学分析,并基于线粒体基因组数据构建了该属系统发育关系。结合分子和形态学证据解析了我国亚洲玉米螟和欧洲玉米螟的混生区问题,发现我国除新疆伊犁地区外可能还存在两种玉米螟潜在混生区,并对同域与异域两种玉米螟的形态学和分子特征进行综合分析和评价。主要研究结果如下:(1)本研究采用二代测序技术测定该属5个种(克什米尔螟***,欧洲玉米螟***,亚洲玉米螟***,豆秆野螟***和刺菜秆野螟***)的线粒体全基因组数据,并结合1个已发布种,即酸模秆野螟***线粒体基因组数据,对该属6个种的线粒体全基因组进行比较分析。结果表明,该属6个种的线粒体全基因组均为紧密的双链环状结构,并且均包含37个典型的线粒体编码基因和1个控制区,基因排列顺序完全相同。大多数蛋白编码基因以ATN类型密码子起始,以TAN类型密码子终止,而cox1基因以CGA作为起始密码子;cox1,cox2和nad5以不完整的密码子(T--)作为终止密码子。每个t RNA长度范围在65-71 bp之间,除trn S1基因由于缺少DHU臂而形成茎环结构外,其余21个t RNA基因均可以折叠成三叶草结构。rrn S与rrn L基因的长度和核苷酸组成相对保守。(2)控制区包含三个保守结构,第一个保守区位于rrn S基因下游,以‘TTAGA’结尾并引导一个Poly-T stretch结构(约25 bp);第二个保守区是一个微卫星(TA)串联结构(约70 bp);第三个保守区位于trn M基因上游,由Poly-T stretch和Poly-A stretch组成的串联结构(约34 bp)。(3)核苷酸多样性分析发现,atp6和nad6基因具有较高的变异率和较弱的纯化选择,表明atp6和nad6基因在该属分类研究中可能更适合作为物种鉴定,也适合用作种下阶元种群遗传分化研究的候选分子标记。(4)基于本研究测定的秆野螟属5个种的线粒体基因组,并联合已公布的该属昆虫线粒体基因组数据重建该属的系统发育关系,结果表明内突秆野螟Ostrinia penitalis并非该属最早分化的基部分支物种,结果支持酸模秆野螟***位于系统发育树基部并与该属其他种互为姊妹群关系。第二种团内克什米尔螟与第三种团的关系较近。另外,系统发育结果支持第三种团的单系性,并支持豆秆野螟与欧洲玉米螟的姊妹群关系,表明二者较近的亲缘关系。二者聚为一个分支并与亚洲玉米螟形成姊妹群关系。(5)基于新疆伊犁地区与东北地区70个样本的COI,COII和Cytb基因构建ML和BI系统发育树和遗传距离分析,证实我国新疆伊犁地区为亚洲玉米螟与欧洲玉米螟的混生区。另外发现我国黑龙江省齐齐哈尔市、绥化市,内蒙古自治区扎兰屯市、满洲里市,吉林省公主岭市,天津蓟县均为两种玉米螟的混生区,以上研究结果提示我国两种玉米螟的混生区可能并非局限于我国新疆伊犁地区。(6)通过对亚洲玉米螟和欧洲玉米螟混生区样本的雄性外生殖器特征开展形态测量和比较形态学研究,结果表明两种玉米螟的爪形突中叶与侧叶的长度;抱器腹具刺区与无刺区长度等,在种内存在明显的个体变异,以上特征都极不稳定也不适合作为二者分种的可靠依据。对混生区两种玉米螟6个雄性外生殖器特征的主成分分析发现,同域分布不同种相较于异域同种的雄性外生殖器特征更加相似,可能是由于同域不同物种的趋同进化和异域同种的地理隔离导致。

关键词：秆野螟属比较形态学形态测量学线粒体基因组学

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鼓翅蝇属Sepsis比较线粒体基因组学与系统发育研究

鼓翅蝇属Sepsis比较线粒体基因组学与系统发育研究

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作者：杨盼沈阳大学

学位级别：硕士

鼓翅蝇属Sepsis隶属于鼓翅蝇科Sepsidae,为该科的模式属,但由于缺少分子数据,在分子生物学以及系统发育方面少有研究。而在研究双翅目昆虫种群系统发育关系的数据中,线粒体基因组成为最普遍使用的分子标记基因。目前,鼓翅蝇属未有线粒... 详细信息

鼓翅蝇属Sepsis隶属于鼓翅蝇科Sepsidae,为该科的模式属,但由于缺少分子数据,在分子生物学以及系统发育方面少有研究。而在研究双翅目昆虫种群系统发育关系的数据中,线粒体基因组成为最普遍使用的分子标记基因。目前,鼓翅蝇属未有线粒体基因组数据获得。本研究利用两种测序技术获得其线粒体基因组数据,并充分利用分子数据,开展了鼓翅蝇属比较线粒体基因组学研究,以及探讨了其在无瓣蝇类中的系统发育关系,取得了以下结果:本研究利用高通量测序和设计特异性引物扩增法进行测序,通过对重叠片段拼接、校对、注释共获得鼓翅蝇属4个种线粒体基因组序列,序列长度在14811-15710bp之间。2个鼓翅蝇序列提交至NCBI数据库获得GenBank登录号,单斑鼓翅蝇:MW438294、胸廓鼓翅蝇:OK513071。应用比较线粒体基因组学和生物信息学等方法对其基本特征、核酸组成及密码子使用偏好性、蛋白编码基因特征、tRNA基因特征、rRNA基因特征等5个方面进行分析,结果显示,4个鼓翅蝇线粒体基因组基因无重排现象发生;碱基与密码子普遍表现出AT偏好性的特征;13个蛋白编码基因偏好使用ATT和ATG作起始密码子,偏好使用TAA作终止密码子,偏好编码Leu,最优密码子为UUA;鼓翅蝇属tRAN均具典型的三叶草型二级结构。本研究基于线粒体基因组13个蛋白编码基因数据,利用MEGA7.0、PAUP和MrBayes等软件,构建了无瓣蝇类及其外群共13个科25个种的ML树和Bayes树,结果显示,鼓翅蝇属单系性得到了很好的证明,鼓翅蝇科是一个单系群;鼓翅蝇科与实蝇科亲缘关系较近,互为姊妹群。

关键词：双翅目鼓翅蝇科鼓翅蝇属线粒体基因组学分子标记系统发育

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