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刺蛾科昆虫线粒体比较基因组学与系统关系构建

刺蛾科昆虫线粒体比较基因组学与系统关系构建

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作者：倪鸣阳沈阳农业大学

学位级别：硕士

刺蛾科Limacodidae属于鳞翅目Lepidoptera,斑蛾总科Zygaenoidea,广泛分布于全球各地,多数种类分布在热带地区。刺蛾科昆虫以幼虫取食植物叶片,为重要的农林害虫。幼虫呈蛞蝓状,以吸盘代替腹足,多数体色鲜艳,体躯有枝刺和毒刺,接触人类... 详细信息

刺蛾科Limacodidae属于鳞翅目Lepidoptera,斑蛾总科Zygaenoidea,广泛分布于全球各地,多数种类分布在热带地区。刺蛾科昆虫以幼虫取食植物叶片,为重要的农林害虫。幼虫呈蛞蝓状,以吸盘代替腹足,多数体色鲜艳,体躯有枝刺和毒刺,接触人类皮肤会引发皮疹,红肿疼痛。目前,刺蛾科的传统分类与系统进化仍存在诸多争议,分子系统学研究有助于刺蛾科乃至斑蛾总科的分类与系统进化研究。线粒体基因组具有较强的保守性、严格的母系遗传和容易获得等特点,是昆虫分类和系统进化研究理想的分子标记。为了丰富刺蛾科线粒体基因组信息,阐述刺蛾科乃至鳞翅目昆虫系统进化关系,进一步探索昆虫物种多样性,促进昆虫线粒体比较基因组学和分子系统学研究,本文利用Illumina二代测序技术完成了白眉刺蛾、茶锈刺蛾、客刺蛾和纵带球须刺蛾的线粒体全基因组测序,比较分析了刺蛾科线粒体基因组的结构特征,结合已公布的其它刺蛾科线粒体基因组信息构建了刺蛾科昆虫的系统进化关系,结果如下:1.首次获得了白眉刺蛾Narosa edoensis Kawada、茶锈刺蛾Phrixolepia sericea Balter、客刺蛾Ceratonema retractatum Walker和纵带球须刺蛾Scopelodes contracta Walker的线粒体基因组,全长分别为15,299 bp,15,504 bp,15,394 bp和15,358 bp。四种刺蛾科线粒体基因组均含有37个线粒体基因和1个控制区,包括13个蛋白编码基因(PCGs),22个t RNAs基因,2个r RNAs基因。碱基组成上,刺蛾科昆虫线粒体基因组AT含量在79.6%-81.8%之间,密码子的碱基使用也偏好使用A和T,尤其是密码子第三位点。四种刺蛾科昆虫线粒体基因组蛋白编码基因密码子AUU、AAU、UUU的使用频率较多,而密码子UUA、AGA、GGA的RSCU值较高。2.基于Gen Bank数据库已登录的6种刺蛾科昆虫线粒体基因组数据以及本研究获得的刺蛾科昆虫线粒体基因组,比较分析了10种刺蛾科昆虫线粒体基因组的结构特征。结果表明,刺蛾科的AT偏好性为0.02至-0.04,GC偏好性为0.17至-0.26,AT偏好性接近于0。刺蛾科线粒基因组中除COX1基因以CGA为起始密码子外,其他蛋白编码基因均以ATN为起始密码子。t RNA二级结构比较分析,结果表明10种刺蛾的Trn L1二级结构中碱基GU错配最多,Trn S2二级结构中均有两处UU错配。10种刺蛾科昆虫线粒体基因组控制区均含有大量的Poly A和Poly T结构、简单重复序列(TA)和短保守序列ATAGA,除纵带球须刺蛾外,其他9种刺蛾线粒体基因组控制区结尾处均具典型的Poly A结构。3.基于线粒体基因组数据,探讨了刺蛾科在鳞翅目昆虫中的系统进化关系。利用84条线粒体全基因组序列,分别通过最大似然法和贝叶斯法构建的鳞翅目系统进化树,二者拓扑结构基本相同,均得到了较高的置信度,其中刺蛾科系统进化关系具体结果为:((Narosa+Ceratonema)+((((Cnidocampa+Monema)+Scopelodes)+Parasa)+(Thosea+Iragoid es)))+Phrixolepia。

关键词：白眉刺蛾茶锈刺蛾客刺蛾纵带球须刺蛾刺蛾科线粒体基因组系统进化

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