基于線粒體基因組的長蝽總科系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)研究.pdf

1、昆蟲線粒體基因組的數(shù)量在近年來快速增長，已成為研究基因進化及系統(tǒng)發(fā)育分析的重要分子標記，被廣泛用于昆蟲的目、亞目、總科、科以及亞科等不同分類階元的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系研究。以往長蝽總科（昆蟲綱:半翅目:異翅亞目）高級階元系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系多數(shù)是以形態(tài)學(xué)性狀或少數(shù)幾個核或線粒體基因片段的數(shù)據(jù)為依據(jù)獲得的，且缺乏統(tǒng)一的認識。因此本研究將基于線粒體基因組數(shù)據(jù)重建長蝽總科科級階元的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。根據(jù)Henry(1997)長蝽總科分類系統(tǒng)包含15科，在本研究開

2、展之前，長蝽總科中僅報道了4科4種線粒體基因組數(shù)據(jù)。因此，本研究通過Long PCR及引物步移法測定了長蝽總科12科15種（僅1科缺代表種），及其它3種異翅亞目昆蟲線粒體基因組。本論文包括以下三個部分:
　　一、根據(jù)本研究新測得的18種昆蟲線粒體基因組，結(jié)合GenBank等數(shù)據(jù)庫中已公布的異翅亞目昆蟲線粒體基因組數(shù)據(jù)（48種），利用生物信息學(xué)等方法，經(jīng)過對異翅亞目線粒體基因組的比較研究，得到以下主要結(jié)論:
　　1、樺穗長蝽K

3、leidocerys resedae resedae(Panzer)的控制區(qū)長度為220 bp，總長度僅為14，688 bp，在己報道的異翅亞目昆蟲線粒體基因組中總長最短。
　　2、在多數(shù)長蝽總科昆蟲線粒體基因組中，發(fā)現(xiàn)在tRNA-H和ND4基因之間均存在較長的非編碼片段，長度范圍在38 bp-239 bp之間。
　　3、大部分異翅亞目昆蟲線粒體基因組的基因排列方式是非常保守的，在本研究測定的18種中，僅發(fā)現(xiàn)在河北全縫長蝽P

4、linthisus hebeiensis Zheng中存在基因重排，即trnW-trnC和trny發(fā)生了移位（trn W-trnC-trny→trnY-trnW-trnC），并在發(fā)生重排的基因兩側(cè)形成了較長的基因間隔區(qū)，符合串聯(lián)重復(fù)/隨機丟失模型的假設(shè)。
　　4、在白斑地長蝽Panaorus albomaculatus(Scott)線粒體基因組控制區(qū)中，發(fā)現(xiàn)了罕見的多達52個重復(fù)單元的串聯(lián)重復(fù)區(qū)域(Tandem repeats r

5、egion)。
　　5、高粱狹長蝽Dimorphopterus japonicus(Hidaka)和黃足藺長蝽Ninomimusflavipes(Matsumura)線粒體基因組ND5基因都采用罕見的四核苷酸起始密碼子TAAT。
　　二、在得到與以往系統(tǒng)發(fā)育結(jié)果有較大不同的分子系統(tǒng)發(fā)育分析中，可能需要檢測和排除“長枝吸引”的影響，即使其分支結(jié)果有較高的節(jié)點支持率也應(yīng)如此。Hua et al.(2009)基于線粒體基因組數(shù)據(jù)對

6、蝎蝽次目進行的系統(tǒng)發(fā)育分析，表明蝎蝽次目不是一個單系，并且建議將其中的固蝽總科提升為固蝽次目，此觀點與以往的結(jié)果相悖。本研究在Hua et al.(2009)的基礎(chǔ)上，通過增加關(guān)鍵內(nèi)群和親緣關(guān)系較近外群等方法，對蝎蝽次目的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系重新進行分析，結(jié)果支持蝎蝽次目的單系性，認為Hua et al.(2009)的結(jié)果是由于類群選取不足而受到了“長枝吸引”的影響。
　　三、根據(jù)Henry(1997)提出的長蝽總科分類系統(tǒng)，基于本研究新

7、測定的12科15種長蝽總科昆蟲線粒體基因組，并結(jié)合GenBank中已公布的長蝽總科4科4種及其它異翅亞目昆蟲線粒體基因組數(shù)據(jù)，分別采用最大似然法(ML)和貝葉斯法(BI)對長蝽總科的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系進行分析，得到以下主要結(jié)論:
　　1、在加入15個長蝽總科代表種數(shù)據(jù)重新進行蝽次目系統(tǒng)發(fā)育分析后，仍支持長蝽總科的單系性。
　　2、室翅長蝽科和梭長蝽科互為姐妹群，二者組成的單系位于長蝽總科的基部。
　　3、地長蝽科是一個并系群

8、，支持Xie et al.(2005)將全縫長蝽亞科從地長蝽科中獨立出來，并提升為全縫長蝽科的觀點，以維持地長蝽科的單系性。
　　4、支持長蝽科（狹義）的單系性，其內(nèi)部的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系為（蒴長蝽亞科+（紅長蝽亞科+背孔長蝽亞科））。
　　5、不支持單系群“malcid line”的觀點，且束蝽科是一獨立的分支，和諸多其它長蝽總科類群組成姐妹群。
　　6、莎長蝽科和尼長蝽科互為姐妹群，支持謝強（2004博士論文，基于18S