鬃狼和耳廓狐線粒體基因組及其系統(tǒng)發(fā)育研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、線粒體是動物細(xì)胞中提供能量的重要細(xì)胞器,其基因組具有序列易擴(kuò)增,進(jìn)化速率較快,母系遺傳等特點(diǎn),因此,動物線粒體基因組序列及結(jié)構(gòu)的分析越來越多的應(yīng)用于種群遺傳結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化以及能量代謝適應(yīng)性進(jìn)化等內(nèi)容的研究,也為動物系統(tǒng)分類和保護(hù)提供有力證據(jù)。犬科(Canidae)屬哺乳綱(Mammalia)、食肉目(Carnivora),是一類在世界范圍內(nèi)廣泛分布的中小型猛獸,世界現(xiàn)存共36種,目前廣泛認(rèn)可的是將其分為四個(gè)分支:狐類犬科動物,狼類犬

2、科動物,南美狐類犬科動物,鬃狼和藪犬。鬃狼作為南美洲特有的犬科動物,其進(jìn)化的研究對南美特有犬科動物與其它犬科動物家族進(jìn)化關(guān)系的探討具有重要意義;耳廓狐的分類也曾存在爭議。本文對鬃狼(Chrysocyon brachyurus)和耳廓狐(Vulpeszerda)的線粒體基因組進(jìn)行測序和分析,同時(shí)與其它犬科動物線粒體基因組進(jìn)行比較,對犬科動物系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系從線粒體基因組和部分基因(Cytb基因、COXI基因和COXII基因)的角度進(jìn)行探討,計(jì)

3、算犬科動物分化時(shí)間,以期為犬科動物分類與進(jìn)化提供新的信息。本研究得到以下結(jié)果:
  1、鬃狼和耳廓狐的線粒體基因組序列全長分別為16,760bp和16,734bp,其基因組與犬科動物線粒體基因組的普遍特征一致,即包含13個(gè)蛋白編碼基因、22個(gè)tRNA基因、2個(gè)rRNA基因在內(nèi)的37個(gè)基因以及控制區(qū)非編碼序列,這些基因序列在整個(gè)線粒體基因組中位置及排列方式均高度保守。堿基組成具有一定的 A+T堿基偏好性,這在tRNA基因、rRNA基

4、因以及蛋白質(zhì)編碼基因中均有體現(xiàn),堿基使用頻率普遍遵循 A>T>C>G的排列順序,而耳廓狐則出現(xiàn)不同,為A>C>T>G。鬃狼和耳廓狐的蛋白質(zhì)編碼基因中,除ND2、ND3和ND5基因以ATA為起始密碼子,其它基因起始密碼子均為 ATG;除Cytb基因以AGA終止外,其它基因均以TAA,以及不同形式的不完整密碼子TA-或T--終止。鬃狼和耳廓狐的線粒體基因組中tRNA與其它犬科動物的長度、位置以及二級結(jié)構(gòu)基本一致,均可折疊成三葉草型結(jié)構(gòu),而t

5、RNASer(AGY)缺少二氫尿嘧啶環(huán)(DHU臂),此外,在不同物種同一tRNA的相同位置,共發(fā)現(xiàn)7處一致的堿基錯(cuò)配現(xiàn)象。鬃狼和耳廓狐的控制區(qū)序列長度分別為1298bp和1271bp,這種差異主要與隨機(jī)重復(fù)序列長度和數(shù)量變化有關(guān),此外,在控制區(qū)序列中識別出犬科動物較為保守的保守序列框(CSB-B~ CSB-F,CSB-1~ CSB-3),而在 CSB-1和 CSB-2之間存在一段隨機(jī)重復(fù)序列,其中鬃狼的重復(fù)序列為5’-ACACGTA(G

6、)CGT-3’,耳廓狐重復(fù)序列為5’-ACACACGT-3’和5’-ACACGT-3’。
  2、選擇鬃狼、耳廓狐和其它犬科動物線粒體 rRNA基因、tRNA基因和12個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因,通過鄰接法、最大簡約法、最大似然法以及貝葉斯法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹,所得拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一致,即犬科動物分為兩大支系,其中一個(gè)支系包含鬃狼、豺和犬屬等較大型犬科動物,鬃狼在這一支中率先分化,與豺和犬屬親緣關(guān)系較近;另一支系包含貉和狐屬等較小型犬科動物,耳廓狐最先

7、從狐屬動物中分化出來。以線粒體 Cytb基因、COXI基因和COXII基因?yàn)闃?biāo)記進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析,狐屬動物形成一支,而犬屬、豺?qū)?、鬃狼屬以及其它南美犬科動物形成一支,整體明顯分為狐類、狼類、南美狐類以及鬃狼和藪犬四個(gè)類群,鬃狼為代表的南美特有犬科動物形成姐妹群。
  3、通過估算分化時(shí)間得出,犬科動物最早的分歧發(fā)生于8.37Ma,鬃狼所代表的南美犬科動物與犬屬、豺分化的時(shí)間為4.77Ma,耳廓狐從狐屬動物中于3.85Ma最先分化出

8、來,結(jié)果與之前研究結(jié)論較為一致。此外,貉是犬科動物中的最早分化的物種,為7.20Ma,因此推測犬科動物擴(kuò)散要早于基于化石記錄的時(shí)間。
  4、耳廓狐曾一度被劃分為犬屬或?yàn)槠鋯为?dú)成立耳廓狐屬。將本研究獲得耳廓狐線粒體基因組數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫耳廓狐數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn),二者具有較遠(yuǎn)的遺傳距離,明顯不同的進(jìn)化地位和分化時(shí)間。而本研究中的耳廓狐的分析結(jié)果與之前的諸多研究結(jié)論均一致,結(jié)合之前研究結(jié)果和形態(tài)特征等因素推測數(shù)據(jù)庫“耳廓狐”為呂氏狐。通過二者關(guān)

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