毛蚜亞科線粒體基因組比較研究與系統(tǒng)發(fā)育關系重建.pdf

1、昆蟲線粒體基因組具有基因組短、基因排列相對穩(wěn)定、進化速率快、普遍為母系遺傳的特征，目前已成為研究物種進化和系統(tǒng)發(fā)育的重要分子標記。隨著系統(tǒng)發(fā)育分析方法的日益成熟多樣和測序技術的不斷升級，以線粒體基因組為數(shù)據(jù)源的系統(tǒng)發(fā)育研究已成為焦點領域?；诰€粒體基因組數(shù)據(jù)重建系統(tǒng)發(fā)育關系探討昆蟲系統(tǒng)發(fā)育的研究，主要集中在物種豐富度較高的目級和科級階元水平，而針對于亞科及更低級階元的研究甚少。通過比較發(fā)現(xiàn)，基于線粒體基因組的較高級階元系統(tǒng)發(fā)育研究廣泛存

2、在無法避免的問題，如：長枝吸引、堿基替換飽和等，可導致分枝結構不理想。而亞科級及以下的低級階元在分析過程中極少出現(xiàn)類似問題。因此，線粒體基因組對于解決低級階元系統(tǒng)發(fā)育關系表現(xiàn)出更好的適應性。
　　毛蚜亞科是半翅目蚜科的一個重要類群，包括2族，即毛蚜族和偽毛蚜族和12屬，營同寄主全周期生活，而且兩個族分別與木本植物和草本植物相關聯(lián)，具有比較嚴格的寄主專化性。前期的研究主要集中在該亞科的物種鑒定與形態(tài)特征描述，寄主植物與生物學習性觀察

3、和地理分布等方面。有關該類群基于分子數(shù)據(jù)的相關研究很少，涉及的物種數(shù)量也非常有限；同時蚜蟲線粒體基因組的獲得相對比較困難，導致該亞科有關線粒體基因組的測序工作相對延遲，目前也沒有關于毛蚜線粒體基因組的相關報道。規(guī)?；@取線粒體基因組信息，基于線粒體基因組數(shù)據(jù)重建毛蚜亞科內部系統(tǒng)發(fā)育關系，對了解毛蚜亞科的演化歷史，探討毛蚜與寄主植物之間的關系，推動蚜蟲類線粒體基因組的研究水平具有重要意義。
　　本研究選取毛蚜亞科2族8屬22種，對毛

4、蚜線粒體基因組進行測序、注釋和比較分析，闡述毛蚜亞科線粒體基因組的基本特征；利用貝葉斯法(BI)和最大似然法(ML)構建系統(tǒng)發(fā)育樹，重建毛蚜亞科的系統(tǒng)發(fā)育關系。主要研究結果如下：
　?。?）獲取21種蚜蟲約87％-95%的基因組全長，序列長度13459-15384 bp，1個蚜蟲（Trichaitophorus foliatus）獲得了約65%的基因組，序列長度為10355 bp。對測序結果進行注釋，表明基因排列方式與祖先排列方式

5、一致，未發(fā)現(xiàn)基因重排現(xiàn)象。由于假基因的干擾和A+T含量高，大部分物種未能獲得tRNAArg- nad5區(qū)域的序列。所有蛋白質編碼基因的起始密碼子都為ATN，終止密碼子為TAA\TAG\T。間隔區(qū)大小范圍為10-71 bp，最大的重疊區(qū)位于atp6和atp8之間，大小為20 bp。
　?。?）對毛蚜的堿基組成進行分析可知，A+T含量大于G+C含量，22個毛蚜物種A+T含量為81.55%-84.96%。在蛋白編碼基因中，AT偏斜和GC

6、偏斜都為負值，說明A少于T，G少于C。從密碼子使用情況來看，Phe、Leu和Ile是編碼最多的氨基酸， TTT（Phe）、TTA（Leu）和ATT（Ile）是使用次數(shù)最多的密碼子。
　?。?）以粉毛蚜Pterocomma pilosum（蚜科：粉毛蚜亞科）為參考，計算毛蚜物種的同義替換率Ks、非同義替換率Ka以及非同義替換率Ka與同義替換率Ks的比值Ka/Ks,所有的毛蚜Ka/Ks值小于1，說明受純化選擇。除三角楓多態(tài)毛蚜Peri

7、phyllus acerihabitans外，偽毛蚜族的進化速率要大于毛蚜族的進化速率。
　?。?）利用BI和ML方法構建了毛蚜亞科系統(tǒng)發(fā)育樹，兩種方法構建的系統(tǒng)發(fā)育樹拓撲結構一致。結果表明，在族級水平上，毛蚜族和偽毛蚜族的單系性得到了支持。在偽毛蚜族內，小毛蚜屬和偽毛蚜屬的物種聚在一起，因此使其成為并系群。賴毛蚜屬的單系性成立并且位于偽毛蚜族的基部位置；在毛蚜族中，多態(tài)毛蚜屬的Periphyllus acerihabitans和