舌鳎亚科鱼类线粒体控制区快速进化及其重复序列延伸机制初步研究.pdf

第4 2 卷第1 - 2 期 2 0 1 2 年1 月 中国海洋大学学报 P E R I O D I C A I 。0 F0 C E A NU N lV E R S I T YO FC H I N A 4 2 ( 1 - 2 ) ：0 8 1 0 8 7 J a n 。2 0 1 2 舌鳎亚科鱼类线粒体控制区快速进化及其 重复序列延伸机制初步研究 时伟1 2 ，孔晓瑜扩，江金霞2 ，苗宪广2 ( 1 中国海洋大学水产学院，山东青岛2 6 6 0 0 3 ；2 中国科学院南海海洋研究所海洋生物资源可持续利用 重点实验室热带海洋生物标本馆，广东广州5 1 0 3 0 1 ) 摘要：本研究测定双线舌鳎C y n o g lo s s u s b ilin e a t u s ( L a ce p 芑d e ，1 8 0 2 ) 、长钩须鳎P a r a p la g u s ia b ilin e a t a ( B lo ch ，1 7 8 7 ) 和 短钩须鳎P a r a p la g u s iab lo ch ii( B le e k e r ，1 8 5 1 ) 3 种舌鳎亚科鱼类的线粒体( m t D N A ) 控制区全序列，并与舌鳎亚科其它4 种及鲽形目其他科的5 种鱼类m t D N A 控制区结构和序列进行了比较分析。结果显示，3 种舌鳎鱼类的线粒体控制区全 长从6 5 5 11 5 5b p ，长度差异明显；舌鳎亚科鱼类控制区结构与其他鲽形目鱼类相似性很低，保守区系列中只能识别出 C S B - A 和T A S 。碱基组成比较发现这3 种舌鳎鱼类的A T 含量比鲽形目其它鱼类要高。分析认为上述事件可能都是由 该类群鱼类控制区的快速进化导致的。所有3 种舌鳎的控制区在5 端都存在串联重复序列，每个重复单元中都存在类似 于T A S 的相关序列，并且重复序列可以形成非常稳定的二级结构。这2 种特征为形成线粒体重复序列的非正常延伸机制 ( I lle g it im a t ee lo n g a t io nm o d e l) 提供了新的证据，同时，推测了这些舌鳎鱼类重复序列可能的延伸过程。 关键词：鲽形目；舌鳎亚科；控制区；重复序列；非正常延伸 中图法分类号：Q 3 4 9 ；Q 9 5 9 4 8 6文献标志码： A 文章编号： 1 6 7 2 5 1 7 4 ( 2 0 1 2 ) 1 - 2 0 8 1 - 0 7 舌鳎亚科( C y n o g lo s s in a e ) 隶属于鲽形目( P le u - r o n e ct if o r m e s ) 、鳎超科( S o le o id e i) 、舌鳎科( C y n o g lo s s id a e ) 。舌鳎科鱼类大多为底层海水鱼类，根据N e l s o n 1 2 0 0 6 年统计认为世界范围内舌鳎科共有3 属 1 2 7 种，其中舌鳎哑科大约有5 0 种左右。李思忠等 2 记录了中国海域舌鳎科共3 属约3 2 种，其中舌鳎亚科 有2 9 种。舌鳎亚科主要分布于西太平洋及印度洋热 带及温带泥沙底海区，在温带随着纬度升高种类减少； 只少数能进入淡水，极少终生生活在淡水中。在我国， 舌鳎亚科广泛分布于南海、东海和黄海水域。 脊椎动物线粒体基因组大小约为1 5 一- 2 0k b 的双 链环状D N A 分子，通常含有1 3 种蛋白质编码基因、2 种r R N A 和2 2 种t R N A ，共计3 7 个基因 3 。线粒体 D N A ( m tD N A ) 不同区域进化速率相差很大，一般来 说，线粒体基因组中的控制区( C R ) 进化速率最快L 4 ， 由于其不编码蛋白质等原因，从而受到较小的选择压 力，能迅速积累了较多的突变，如碱基替换、插入、缺失 以及众多的串联重复序列等。尽管控制区进化速度 快，但是其中一般都存在3 个保守区域：终止相关序列 区( E x t e n d e dt e r m in a t io na s s o cia t e ds e q u e n ced o m a in ， E T A S ) 、中央保守区( C e n t r a lco n s e r v e ds e q u e n ce b lo ck sd o m a in ，C S BA F ) 和保守序列区( C o n s e r v e d 基金项日：国家自然科学基金项目( 3 0 8 7 0 2 8 3 ；3 1 0 7 1 8 9 0 ) 资助 收稿1 3 期：2 0 1 1 0 4 2 9 ；修订日期：2 0 1 1 0 5 - 0 4 作者简介：时伟( 1 9 8 4 一) ，男，博士。E - m a il：k co o l 1 2 6 co r n 通讯作者：E - m a il：x y k o r ig s cs io a a , m s e q u e n ceb lo ck sd o m a in ，C S B1 - 3 ) 。控制区的两端 经常会出现串联重复序列 7 。8 ，关于重复序列产生机制 存在多种假说，如分子内分子间重组( in t r a - o rin t e r - m o le cu la rr e co m b in a t io n ) 睁1 1 、滑链错配( s lip p e d - s t r a n dm is p a ir in g ) 1 2 、非正常延伸( ille g it im a t ee lo n - g a t io nm o d e l) 1 3 3 等。 在测定的半滑舌鳎( C y n o g lo s s u ss e m ila e v is ) 的线 粒体全序列中发现其线粒体基因组存在基因重排和易 位现象 1 4 ，控制区也从正常的t R N A 跏和t R N A 之间 移位到N D l基因和t R N A G b 之间，并且序列发生非常 显著地变异，其序列和同1 个亚目的鳎科鱼类塞内加 尔鳎( S o le as e n e g a le n s is ) 1 5 控制区相似性极低，和其 它硬骨鱼类则基本没有相似性。在亲缘关系十分相近 的2 个科内，存在如此巨大的差异是十分罕见的，在硬 骨鱼类中还没有报道过。 为了探讨线粒体控制区的重排是否稳定存在于舌 鳎亚科，本文测定了舌鳎亚科的双线舌鳎C y n o g lo s s u s b ilin e a t u s ( L a ce p 电d e ，1 8 0 2 ) 、长钩须鳎P a r a p la g u s ia b ilin e a t a ( B lo ch ，1 7 8 7 ) 和短钩须鳎P a r a p la g u s iab lo ch ii( B le e k e r ，1 8 5 1 ) 线粒体控制区全序列，以期找到这 种快速变异的原因。同时研究了舌鳎亚科鱼类控制区 的串联重复序列可能的产生及延伸过程，并且对重复 中国海洋大学学报 序列折叠的二级结构功能进行了推测。 1 材料方法 1 1 材料 本实验用双线舌鳎、长钩须鳎取自湛江，短钩须鳎 样品取自阳江，每种鱼取1 个样品，取肌肉组织- - 2 0 保存。采用O M E G A 肌肉组织提取试剂盒提取的总 D N A ，通过l的琼脂糖电泳对提取的效果进行检测。 并从G e n B a n k 下载已有的鲽形目其它鱼类控制区全 序列( 见表1 ) 。 表1 用于本研究的鲽形目鱼类线粒体控制区的相关信息 T a b le1T h ein f o r m a t io no fm it o ch o n d r ia lco n t r o lr e g io n so ff la t f is h e sint h iss t u d y 1 2 方法 用P 【、R 扩增和直接测序法测定线粒体控制区全序 列。根据N C B I 核酸数据库上已有的舌鳎类线粒体控制 区序列设计2 对引物进行P C R 扩增，Z - 2 7 3 3 ：僦A G G R ：A ( 订T R X j 江C 、F - 5 1 9 6 ：气A 筒陋G ，n G o G m 玎一 G G 、P le u r - Z 2 6 2 5 ：G ，n _ I A O G A O C R G I 讯；T 兀X ；p 盯一 C A G G A C 芦口、P le u r - F 6 7 4 6 ：G C G G T G G A T r G T A G A C - o ( ：俎、A R A C A ( ；A G G T ，P C R 反应总体积为2 5 “L ： 2 0m m o lLM g C l2 、0 2m m o lLd N T P 、0 5t lm o lL 引物、1 U 2 5 t t LL AT a q 酶( T a k a r a ) 、2 5t L L l0 L A T a q 酶缓冲液，以及3 0n g 基因组D N A ，灭菌双蒸 水补足体系。反应程序：9 5 下5m in ，9 4 下4 5S ， 依不同引物4 8 5 5 退火1m in ，7 2 延伸1 3 0S ， 7 2 下5r a in ，运行3 5 个循环。P C R 产物由1 的琼 脂糖电泳检测，用宝生物纯化试剂盒回收P C R 产物， 纯化样品送至英俊测序公司进行测序。 1 3 序列分析 测序结果用软件C o d o n C o d eA lig n e r2 0 1 和B i o e d it7 0 1 1 6 3 进行拼接并辅以手工校对，获得完整线 粒体控制区全序列。利用软件C lu s t a lX l8 3 1 7 进行序 列比对排序，并辅以手工校对。使用M E G A4 0 x s 计算 遗传距离和碱基组成，D A M B F A 5 1 9 程序计算出转换、 颠换数与R 4 遗传距离，并做成散点图，来检验鳎类控 制区比对数据核苷酸替代是否饱和。利用D N A S I S v 2 0 9 搜索序列的发卡结构，并利用R N A F O L I 2 0 3 软 件包，在最小自由能的原则下绘制出二级结构图。重 复序列利用T a n d e mR e p e a t sF in d e r c踟在默认参数下 从控制区全序列中筛选。 2 结果 2 13 种舌鳎亚科鱼类m t D N A 控制区的基本特征 结果显示双线舌鳎、长钩须鳎和短钩须鳎的线粒 体控制区全序列长度具有明显的差异，分别为6 5 5 、 1 1 5 5 和8 8 6b p ，3 种舌鳎鱼类的线粒体控制区与半滑 舌鳎一样存在位移现象，由t R N A P ”和t R N A 基因之 间移位到了N D l基因下游；并且在5 末端都存在一段 长度不等的重复序列。去掉重复序列获得其片段长度 分别为6 2 0 、7 4 1 和7 0 4b p ，差异依然明显。利用 M E G A 4 0 计算C R 序列的碱基含量，舌鳎亚科鱼类 A 、T 、C 、G 含量分别为3 1 6 3 5 9 、2 9 7 3 4 7 、1 8 1 2 2 oo 4 、1 1 1 1 5 6 ，A T 含量比 较高( 6 2 8 6 8 6 ) ，平均A T 含量为6 6 3 ，鲽形 目其他四科代表鱼类的A T 含量为( 5 7 70 A 6 3 3 ) ，平均为6 0 4 ( 见表2 ) 。 1 - 2 期 时伟，等：舌鳎砭科鱼类线粒体控制区快速进化及其重复序列延伸机制初步研究8 3 双线舌鳎C y n o g lo s s u sb ilin e a t u s 6 5 5 6 2 03 5 91 8 41 5 63 0 16 6 03 4 0 短吻i线舌鳎C y n o g lo s s 螂幽6 撑渤f 淞 6 6 1 5 6 33 1 61 8 71 5 03 4 76 6 33 3 7 半滑舌鳎C y n o g lo s s u ss e m ila e v is 9 8 2 6 0 13 5 41 9 51 4 13 1 O6 6 43 3 6 中华舌鳎C y n o g lo s s u ss in icu s 6 7 3 6 7 33 3 12 2 O1 5 22 9 76 2 83 7 2 长钩须鳎P a r a p la g u s iab ilin e a t a 1 1 5 57 4 1 3 5 81 8 11 3 83 2 36 8 13 1 9 短钩须鳎P a r a p la g u s iab lo ch ii 8 8 6 7 0 43 5 。82 0 。31 1 13 2 86 8 63 1 4 日本须鳎P a r a p la g u s iaj a p o n ica 1 0 3 9 7 5 63 3 61 9 91 4 13 2 46 6 03 4 0 塞内加尔鳎S o le as e n e g a le n s is 1 0 1 7 9 5 33 2 32 2 01 4 73 1 O6 3 33 6 7 大菱鲆P s e t t am a x im a 1 6 5 8 8 5 42 9 52 4 91 6 52 9 15 8 64 1 4 牙鲆P a r a lich t h y so liv a ce u s 1 4 0 09 9 83 3 5 2 2 11 6 02 8 46 1 93 8 1 星突江鲽P la t ich t h y ss t e lla t u s 1 4 0 01 0 1 8 2 9 92 4 61 7 72 7 85 7 74 2 3 0 2 3 O 1 9 O 1 5 0 1 l 0 0 7 O 0 3 T C - C T T A C AT T C T C A A G A TC T T A T C T T G AG A O A A T A A T C A C T T G G A C C 一一C A C T T A C G C 舌鳎C 一 C C T 。T G G G A A C 一C C 一C C T T T A G A A C C C C T C C T C CA A G A C G C 一C A C C T G G G A A A A T G - A T C C C A T CA T O T A C O G A T T C T A T T C 舌鳎一G T T C G 一G T T 一G T T A G G G T T A G C C TC C T A C T T A T T G G T A T A A T C T C T T A T C T C A T A T C T C T T A T C T C T T A T C T C A A T A A A G T T CT A C A C A T A CT T G A C A T G A O G C C A A A C T T C G ，A T T G A C T C C A G 一 鳎 G A T G T C T G C A A T G T T T C G C G G A A A G C A C G C G C A C G C T C C C T AT T C T C T C T C TA C T T T A T G C TA G T A T G C G G G A A T A T G C G CT T A G G A C T G CT C T A T G G A C T C A C T A T G G A C T C A C CC G T T A G G A G T A C G C CC A G T A G G A C T G C C T A G T C A G T TC T T A T T T T A TA A C A T A C C T TG C A T G C T G T T G A A T T G G G G C ， G A C A G G T G T C G A A T G T T C T C G A A A G T G T G T C G A C CT A O G T G T C G A C CT C A T G T G A G 一- T G T T C TC C A G G G G A T AA G G G G T1 9 6 A 一- T G G19 6 - - T A G Gl9 6 C A C C T G Gl9 6 G C A C T A G G19 6 G C A C C T G 19 6 G C A C C T G 1 9 6 T C A C A G C T C T ， C A G C I一 鳎亚目保守序列区 ( * 底部为鳎亚目的保守序列。* T h eb o t t o ms h o w e dt h eco n s e r v e ds e q u e n ce sinS o le o id e k ) 图l7 种舌鳎和2 种鳎的控制区序列比对图。 F ig 1 T h es e q u e n ce sa lig n m e n to fC R sf r o ms e v e nt o n g u e f is h e sa n dt W Os o le s 0 1 0 20 30 4 0 50 60 70 8 F 8 4 遗传距离F 8 4D is t a n c培 图27 种舌鳎线粒体控制区比对序列的转换、 颠换数与F 8 4 遗传距离的比对散点图 F ig 2N u m b e ro ft r a n s it io na n dt r a n s v e r s io ns u b s t it u t io n v e r s u sF 8 4d is t a n ceinp a ir w is eco m p a r is o nf o ra lig n e dC R s s e q u e n ce so fs e v e nt o n g u e f is h e s 7 0 7 0 7 0 7 0 7 0 7 0 7 0 1 4 0 1 4 0 1 4 0 14 0 14 0 】4 0 1 4 0 将这3 种舌鳎与G e n B a n k 中已有的舌鳎亚科的其 他鱼类控制区序列比较发现，只有1 9 6b p 长度的序列 有相似度，其它位置则无法比对整齐；与鳎科的带纹条 鳎和塞内加尔鳎比较则仅有2 2b p 的序列有相似性 ( 见图1 ) 。转换、颠换的绝对数与遗传距离比较的散点 图显示舌鳎线粒体控制区比对序列并没有达到饱和 ( 见图2 ) ，所以其数据可以用来计算遗传距离及构建系 统发育树。本研究中其它鲽形目鱼类则由于种类太少 无法进行饱和性分析，但是随后计算其之问的遗传距 离要小于舌鳎类，所以也可以证明其数据并未饱和，可 以用来进行遗传距离分析。利用M E G A4 0 计算 K im u r a 双参数遗传距离如表3 ，须鳎属内的遗传距离 的范围从0 3 2 o 4 1 ，平均为0 3 5 ；舌鳎属内从0 1 l O 2 8 ，平均为0 2 3 ；舌鳎属和须鳎属间从0 2 4 - - - - 0 5 5 ， 鳎鳎鳎线鳎鳎鳎须须殒：一c。舌钩钩奉吻滑线华短长口短半双中 鳎鳎鳎线鳎鳎鳎 须须须：一再舌舌钩钩奉吻滑线华 短长口短半双巾 舌 鳎鳎鳎鳎线鳎鳎鳎鳎尔 须须须：一舌舌占条加 钩钩奉吻滑线华纹内短长口短半双中带塞 u0营sII黑鲁暑薯毒；鲻疑娶辎辱毒 中国海洋大学学报 平均为0 4 0 ；舌鳎亚科内从0 1 1 0 5 5 ，平均为为 0 3 4 。舌鳎亚科鱼类控制区序列和其它鲽形目鱼类无 法比对整齐，故无法计算遗传距离。鳎科的塞内加尔 鳎、菱鲆科的大菱鲆、牙鲆科的牙鲆和鲽科的星突江鲽 间的遗传距离从0 0 8 o 4 3 ，平均为0 2 6 ( 见表3 ) 。 表3K im u r a 双参数遗传距离( 对角线以上) 和成比例的遗传距离( 对角线以下) T a b le3K im u r a2 - p a r a m e t e rg e n e t icd is t a n ce s ( a b o v ed ia g o n a l) a n dP - d is t a n ce s ( b e lo wd ia g o n a l) 1 短钩须鳎P a r a p la g u s iab lo ch ii 0 4 10 3 20 4 20 4 10 5 3 0 4 9 2 长钩须鳎P a r a p la g u s iab ilin e a t a 0 3 10 3 20 40 3 90 5 50 5 2 3 日本须鳎P a r a p la g u s ia j a p o n ica 0 2 6 0 2 60 2 70 2 40 2 90 3 3 4 短吻三线舌鳎C y n o g lo s s u s a b b r e v ia t u s 0 3 1 0 30 2 20 1 10 2 50 2 8 5 半滑舌强C y n o g lo s s n ss e m ila e v is 0 3 10 30 20 10 2 80 2 8fff 6 双线舌鳎C y n o g lo s s u s b ilin e a t u s 0 3 6 0 3 8 0 2 40 2 10 2 40 1 5 1 中哗毛强C y n o g lo s s u ss in icu s 0 3 5 0 3 60 。2 70 2 30 。2 30 1 3? 8 塞内加尔鳎S o le as e n e g a le n s is 043 0 2 90 3 2 9 大菱鲆P s e t t am a x im a 0 3 3 0 1 90 2 2 1 0 牙鲆P a r a lich t h y s o liv a ce u s 0 2 4 0 1 7 0 0 8 1 1 星突江鲽P la t ich t h y ss t e lla t u s 0 2 60 1 9 0 0 7 舌鳎亚科鱼类控制区序列和其它鲽形目鱼类无法比对整齐，无法计算遗传距离。M it o ch o n d r ia lC R 。s e q u e n u so fC y n o g lo s s in a ef is h e sw e r ef a ile dt O a lig hw it ht h a to fo t h e rP le u r o n e lt if o r m e so n e s ，S Ot h ein t e r r e la t e dg e n e t icd is t a n ce sca n n o tb eca lcu la t e d 2 2 控制区序列的功能保守区域和重复序列特征3 种舌鳎科鱼类在5 末端都存在重复序列，拷贝 舌鳎亚科鱼类和其它鲽形目鱼类控制区的相似性 次数和重复区长度都差异巨大，最长的重复区为长钩 极低，只有如图1 所示的2 2b p 左右的碱基对有相似性 须鳎4 1 4b p ，最短的双线舌鳎只有3 5b p ( 见表4 ) 。3 ( 图中标示为：鳎亚目保守序列区) ，这2 2b p 保守序列种舌鳎重复单元相似性较高，都含有保守序列块 块的序列通式为T C C A p G G A A a 3 ( 晒和赫崇波 T A C A T 一A T G T A 。通过D N A S I Sv 2 0 9 搜索发卡 等 z 2 3 所提出的鲽形目C S B - A 的序列通式A G C G -结构发现，3 种舌鳎的重复区都可以形成稳定的发卡结 A A o X 如T T C T C r n 的前半部分相似性高，而C S B - 构，短钩须鳎形成的发卡结构的茎区长1 4b p ，最小自 B 到C S B - F ，及C S B1 3 等的保守模块则没有被识别。 由能为- - 1 3 7k ca lm o l，长钩须鳎形成的发卡结构最 而其他4 科鲽形目鱼类以4 个代表种( 塞内加尔鳎、大 小自由能为一1 0 1k ca lm o l( 见图3 ) ，双线舌鳎虽然 菱鲆、牙鲆和星突江鲽) 进行比对后，有5 4 0b p 左右长可以形成稳定的发卡结构，但是却没有发现如同长钩 度的相似序列，赫崇波等所提出C S BA _ F 及C S B1 3 须鳎和短钩须鳎一样的长茎结构。 都能够从中被识别。 表43 种舌鳎重复序列相关信息 T a b le4T h ein f o r m a t io no ft a n d e mr e p e a t so fC R sf o r mt h r e et o n g u e f is h e s 时伟，等：舌鳎亚科鱼类线粒体控制区快速进化及其重复序列延伸机制初步研究 CAT TA T A A T C G A T T A A T CC T A A T T A G C T A A T A T A T C A 长钩须鳎 TA TT T A T A A T C G A T T A A T T A A T T A G C T A A T A T A T T T 短钩须鳎 P a r a pla g u s iab if in e a t a P a r a pla g u s iab lo ch ii 图32 种舌鳎萤复序列形成的二级结构 F ig 3S e co n d a r ys t r u ct u r e sf o r m e db yr e p e a t e d s e q u e n ce sint w ot o n g u e f is h e s 3 讨论 3 1 舌鳎类控制区的高速变异 3 种舌鳎的线粒体控制区长度变化显著，长度6 5 5 一 1 1 5 5b p ，去掉重复区，依然存在较大的异质性。舌鳎 亚科鱼类线粒体控制区相对于其它科的鲽形目鱼类变 异极其显著，和鲽形目其它科的鱼类的控制区基本没 有相似性( 如图1 所示只有二十几个碱基的保守序 列) ，据此可以证明舌鳎亚科鱼类控制区的特殊性。 由于序列无法比对，所以不能进行舌鳎哑科鱼类 和鲽形目其它鱼类的系统发育分析，因此本文只能通 过比较舌鳎、亚科鱼类及鲽形目其它科鱼类控制区序列 相关的遗传距离来讨论舌鳎亚科鱼类控制区的异常变 异。通过计算得到的舌鳎亚科内的K im u r a 双参数遗 传距离范围从0 1 1 o 5 5 ，平均为为0 3 4 。远大于以 鳎科的塞内加尔鳎、菱鲆科的大菱鲆、牙鲆科的牙鲆和 鲽科的星突江鲽为代表计算的科间的遗传距离( o 0 8 o 4 3 ，平均为0 2 6 ) 。即便是须鳎属内( o 3 2 - 0 4 1 ， 平均为0 3 5 ) 的遗传距离也高于上述的非舌鳎类的种 间遗传距离，虽然遗传距离并不能完全反映出物种的 系统关系，但存在一定的参考价值，据此可以看出，舌 鳎类的控制区变异十分异常，其变异速度远大于其它 鲽形目鱼类，并且这种现象普遍存在于舌鳎亚科。 从碱基含量七来看，舌鳎哑科鱼类的A T 含量也 普遍高于非舌鳎鲽形目鱼类( 见表2 ) ，舌鳎亚科鱼类 A T 含量从6 2 8 到6 8 6 ，平均为6 6 3 ，而其它4 种鲽形目鱼类A T 的平均含量仅6 0 4 。根据D N A 碱基配对原则，A 与T 配对形成2 个氢键，G 与C 相配 形成3 个氢键，所以G C 之间的连接较为稳定。A + T 的含量可以反映出序列的变异性，具有高比例的A + T 可能是控制区序列变异较快的原因之一 23 J 。所以，从 碱基组成中也能看出，舌鳎亚科鱼类控制区序列变异 性较高。 将舌鳎亚科鱼类和鲽形目其它鱼类比较也仅仅发 现类似C S B - A 和T A S 保守序列，C S B l- 3 和C S BB - F 等区域都无法利用鲽形目的通式找到，而其他4 种鲽 形目鱼类( 塞内加尔鳎、大菱鲆、牙鲆和星突江鲽) 控制 区序列则可以识别出所有这些保守序列，相互之间的 相似度也高。这种存在于舌鳎亚科控制区的高速变异 在硬骨鱼中尚未被报道。并且，硬骨鱼类1 个亚科内 如此多的种发生快速的变异也未见报道。 作者推测舌鳎亚科线粒体控制区这种快速的变异 的原因有2 种町能，1 种是现存在舌鳎类的控制区是由 原始的鲽类正常的控制区移位而来，伴随这种移位发 生控制区的某些功能丧失，从而导致控制区稳定性减 弱，稳定性减弱便是变异快速积累的直接原因。另1 种是原来的控制区丢失，线粒体其他位置又进化成为 新的控制区。目前还无法明确这2 种可能哪一种是发 生在舌鳎类控制区的真实事件，只有测定出更多的中 间过程的控制区序列才有可能被揭示。 3 2 重复序列的特征及延伸过程的推测 3 种舌鳎重复区单元都含有保守序列块 T A C A T A T G T A ( 见表4 ) 。这种保守块是由2 段5 b p 的反向互补序列组成，也就是说可以形成发卡结 构，通过D N A S I Sv 2 0 9 搜索发卡结构发现其中3 种 舌鳎的重复区都可以形成非常稳定的长发卡结构。 G u o 等 2 4 在鲤科鱼类识别了T A S 保守序列为： T A C A T A T A T G T A T T A T C A C C A T T A T A T T A A C C A ，并指出T A S - cT A S 组件序列为T A C A T _ A T _ G T A 。K o n g 等 6 3 和张艳春等 2 5 在研究鲽形目相关鱼 类时同样识别了这一组件，舌鳎亚科重复序列的保守 序列块和G u o 等提出的T A cT A S 组件序列完全相 同，因此可以在重复序列中识别T A S 序列。由于重复 单元序列和B u r o k e r 等 1 3 描述的美洲鲟的重复单元类 似，都存在T A S 相关序列，并且同样位于控制区的5 末端，所以本文的重复区为B u r o k e r 的非正常延伸模 型提供了新的证据。B u r o k e r 等 1 3 认为线粒体复制进 行到重复区时，由于每个重复单元都存在T A S 相关序 列，所以线粒体的复制可以被终止在任何1 个T A S 上，之后被置换的重链和新生的线粒体重链竞争结合 模板链，导致新生链和模板链融解，由于新生链可以折 叠成稳定的二级结构，导致线粒体继续复制时新生链 和模板链的结合容易发生错配，最终引起重复序列重 复单元的增加或者减少。 作者利用非正常延伸模型结合舌鳎亚科重复区的 数据模拟了舌鳎类重复单元延伸的过程。如图4 所 示。当线粒体复制进行到重复区的时候，由于多个重 8 6中国海洋大学学报 20l2 年 复单元都存在终止序列，所以线粒体的复制可以被终 止在任何1 个重复单元上( 见图4 A ) ，当线粒体复制被 终止后，由于被置换链的H 链会和新生链竞争模板链 会导致新生链的解链( 见图4 B ) ，新生链单链暴露后， 由于反向互补序列的存在便能形成稳定的二级结构 ( 见图3 ) ，这种二级结构大大增加了新生链3 末端与 模板链错配的几率( 见图4 C ) 。当线粒体的复制重现 开始后就会导致重复单元增加( 见图4 D ) 。 尽管这些重复区形成的二级结构町以作为非正常 延伸模型的一个证据，但是很多晕复序列并不能形成 这种二级结构，也不存在T A S 相关序列，所以非正常 延长模型并不是重复序列延伸的唯一的模型 26 | ，要最 终揭示重复区生成的真实过程，需要有更多的数据和 进一步的研究。 H L H L H L H L A 5I 一t 驻复 卜吾复 卜节复1 l 一重复区 一 3 5 重复一 蕈复雷复3 5 重复一直复：胃复一3 5 节复重复二蕈复 图4 根据非正常延伸模型推测的舌鳎重复区的延伸过程 F ig 4 T h es p e cu la t e dp r o ce s so ft h ee lo n g a t io no fr e p e a t e d r e g io nint o n g u e f is h e sb a s e do nt h eille g it im a t e e lo n g a t io nm o d e l 参考文献： N e ls o nJS F is h e so ft h ew o r ld ，4 t he d n M s L ；J o h nW ile y I n e ，2 0 0 6 李思忠中国动物志硬骨鱼纲鲽形目 M 北京：科学出版社， 1 9 9 5 S a it o hK ，H a y a s h iz a k iK ，Y o k o y a m aY ，e ta 1 C o m p le t en u e le o t id es e q u e n ceo fJ a p a n e s ef lo u n d e r ( P a r a lich t h y so liv a ce u s ) m it o ch o n d r ia lg e n o m e ：s t r u ct u r a lp r o p e r t ie sa n do n ef o rr e s o lv in gt e le o s t e a nr e la t io n s h ip s J JH e r e d 。2 0 0 0 ，9 1 ( 4 ) ：2 7 1 2 7 8 M cm illa nWO 。P a lu m b iSRR a p idr a t eo fco n t r o l r e g io ne v o lu t io ninP a cif icb u t t e r f ly f is h e s ( C h a e t o d o n t id a e ) E J JM o lE v o l， 1 9 9 7 ，4 5 ( 5 ) ：4 7 3 4 8 4 G u oX 。L iuS ，L iuY C o m p a r a t iv ea n a ly s iso ft h em it o ch o n d r ia l D N Aco n t r o l r e g io nincy p r in id sw it hd if f e r e n tp lo id yle v e lE J A q u a cu lt u r e ，2 0 0 3 ，2 2 4 ( 1 4 ) ：2 5 3 8 6 K o n gxY ，Y uJ z ，Z h o uLS ，e ta 1 C o m p a r a t iv ea n a ly s iso f5 - e n ds e q u e n ceo ft h em it o ch o n d r ia lco n t r o lr e g io no fs ixf la t f is hs p e t ie s ( P le u r o n e ct id a e ) f r o mt h eY e llo wS e a J R a f f le sB u llZ o o l。 2 0 0 7 ：1 1 1 - 1 2 0 7 B r o u g h t o nRE ，D o w lin gTE E v o lu t io n a r yd y n a m icso ft a n d e m r e p e a t sint h em it o ch o n d r ia lD N Aco n t r o lr e g io no ft h em in n o w C y p r in e llas p ilo p t e r a J M o l B io lE v o l。1 9 9 7 ，1 4 ( 1 2 ) ：1 1 8 7 一 1 1 9 6 E 8 l L u n tD W h ip p leL ，H y m a nBM it o ch o n d r ia lD N Av a r ia b len u m b e rt a n d e mr e p e a t s ( V N T R s ) ：u t ilit ya n dp r o b le m sinm o le cu la re e o lo g yE J M o lE co l，1 9 9 8 ，7 ：1 4 4 l一1 4 5 5 9 T s a o u s isAD ，M a r t inDP ，L a d o u k a k isED ，e ta 1 W id e s p r e a d r e co m b in a t io ninp u b lis h e da n im a lm t D N As e q u e n ce s 口 M o l B i o lE v o l。2 0 0 5 ，2 2 ( 4 ) ：9 2 5 9 3 3 1 0 S m it hJM ，S m it hNH R e co m b in a t io nina n im a l m it o ch o n d r ia l D N A J M o lB io lE v o l，2 0 0 2 。1 9 ( 1 2 ) ：2 3 3 0 2 3 3 2 1 1 K r a y t s b e r gY ，S ch w a r t zM ，B r o w nTA ，e ta 1 R e co m b in a t io no f h u m a nm it o ch o n d f ia lD N A J S cie n ce ，2 0 0 4 ，3 0 4 ( 5 6 7 3 ) ：9 8 1 9 8 1 1 2 L e v in s o nG ，G u t m a nGAS lip p e d - s t r a n dm is p a ir in g ：am a j o r m e ch a n is mf o rD N As e q u e n cee v o lu t io n J M o lB io lE v o l， 1 9 8 7 ，4 ( 3 ) ：2 0 3 - 2 2 1 1 3 B u r o k e rNE ，B r o w nJR ，G ilb e r tTA ，e ta 1 L e n g t hh e t e r o p la s m yo fs t u r g e o nm it o e h o n d r ia tD N A ：a nille g it im a t ee lo n g a t io n m o d e l口 G e n e t ics ，1 9 9 0 ，1 2 4 ( 1 ) ：1 5 7 1 6 3 1 4 K o n gX ，D o n gX ，Z h a n gY ，e ta 1 An o v e lr e a r r a n g e m e n tint h e m it o ch o n d r ia lg e n o m eo ft o n g u es o le C y n o g lo s s u ss cm ila e v is ： co n t r o l r e g io nt r a n s lo ca t io na n d f lt R N Ag e n ein v e r s io n 口 G e n o m e ，2 0 0 9 ，5 2 ( 1 2 ) ：9 7 5 9 8 4 1 5 3 M a n ch a d oM ，C a t a n e s eG ，P o n ceM 。e ta 1 T h eco m