鳞翅目三种不同科的昆虫线粒体基因组学分析VIP

1、鳞翅目三种不同科的昆虫线粒体基因组学分析线粒体 DNA由于具有母系遗传、进化速率快和较少发生基因重组的特点, 被作为进化的分子标记 , 并被广泛的应用于分子进化、系统发育、群体遗传学、比较和进化基因组学等研究。 鳞翅目昆虫种类众多 , 总数有超过 14000 种之多 , 但是目前只有约 700 种完整的或不完整的线粒体基因组能从GenBank上获得。为了丰富鳞翅目昆虫线粒体基因组数据, 进一步深入开展鳞翅目昆虫线粒体基因组的结构与进化特征的研究, 本论文选取三种不同科属的鳞翅目昆虫柳二尾舟蛾 (Cerura menciana)、甘薯天蛾 (Agrius convolvuli)和臭椿皮蛾 (El

2、igmanarcissus),扩增并测定了其线粒体基因组全序列, 并对编码基因进行了注释, 再结合 GenBank中其他己测序的鳞翅目昆虫的线粒体基因组数据, 从线粒体基因组序列长度、四种碱基的含量、线粒体蛋白质编码基因、tRNA基因、密码子使用偏好性以及控制区等六个方面对鳞翅目昆虫的线粒体基因组进行了较为详细的比较及分析。并基于鳞翅目的全线粒体基因组数据对鳞翅目部分类群的系统发育关系进行了重建。本研究结果主要包括以下七个方面:1. 三种鳞翅目昆虫分别为柳二尾舟蛾、甘薯天蛾和臭椿皮蛾。线粒体基因组全序列总长度分别为15,369,15,349和15,376 bp 。各个线粒体基因组都由37 个基

3、因构成 , 包含有 13 个蛋白质编码基因 ,22 个tRNA基因和 2 个 rRNA基因 , 还有 1 个 A+T富集区构成。 2. 通过对三种鳞翅目昆虫线粒体基因组碱基组成进行比较, 发现 AT含量明显高于 GC含量 , 且 GC偏斜均为负值。其中柳二尾舟蛾 AT含量为 80.06%, 甘薯天蛾 AT含量为 81.49%, 臭椿皮蛾 AT含量为 80.99%。 3. 本研究中三种鳞翅目昆虫线粒体基因组的蛋白编码基因除cox1 的起始密码子 CAG以外 , 其他 12 个蛋白编码基因都使用了ATN作为起始密码子。此外 , 大多数蛋白编码基因以TAA、TAG作为终止密码子 , 少数以不完整的T

4、作为终止密码子。 4. 三种鳞翅目昆虫线粒体基因组22 个 tRNA基因的大小与其他鳞翅目昆虫较为相同 , 都介于 64-73 bp 之间。此外 , 柳二尾舟蛾和甘薯天蛾中除trns1(AGN) 外, 其余 21 个 tRNA二级结构为典型的三叶草结构。但在臭椿皮蛾中,22 个 tRNA的二级结构均为典型的三叶草型。5. 三种鳞翅目昆虫线粒体基因组中蛋白编码基因密码子的使用和氨基酸使用都具有一定的偏好性 ,G 和 C含量较高的密码子都较多的被舍弃 , 氨基酸中天冬酰胺 (Asn) 、异亮氨酸 (Ile) 、亮氨酸 (Leu2) 和苯丙氨酸 (Phe) 的使用频率最高。半胱氨酸 (Cys) 的使

5、用频率最低。6. 三种鳞翅目昆虫线粒体基因组的 A+T富集区均位于 rrnS 和 trnM 之间 , 长度和 A+T含量分别为 : 柳二尾舟蛾为 372 bp 和 94.35%,甘薯天蛾为 331 bp 和93.35%, 臭椿皮蛾为 434 bp 和 96.54%。相对于 tRNA,PCG和 rRNA,A+T富集区中所含 AT 的含量最高。7. 基于线粒体基因组 13 个蛋白质编码基因的核苷酸序列重新构建了鳞翅目昆虫系统发育进化树。采用 ML(Maximum Likelihood method) 分析方法建树 , 所得结果都显示 , 夜蛾总科 , 蚕蛾总科和麦蛾总科关系较近。这与前人的研究有所不同。因此 , 对鳞翅目系统发育关系的精准分析需要进行更多样本的线粒体基因组的测序。本