金斑喙鳳蝶（鱗翅目：鳳蝶科）四個地理種群的線粒體基因組及其系統(tǒng)發(fā)育地位研究.pdf

1、蝴蝶是一類比較古老的昆蟲，隸屬于昆蟲綱Insecra鱗翅目Lepidoptera錘角亞目Ropalocera，以其多彩的雙翅和輕盈的舞姿為世人青睞，是古今中外許多詩詞、傳說的重要題材。蝴蝶與人類的生產(chǎn)生活關(guān)系密切，可作為觀賞、藥用和食用昆蟲，在人文藝術(shù)創(chuàng)作、傳粉、環(huán)境監(jiān)測等方面也發(fā)揮出重要作用。金斑喙鳳蝶Teinopalpus aureus是一種珍稀大型鳳蝶，素有“夢幻中的蝴蝶”、“蝶中仙子”之稱，隸屬于鳳蝶科Papilionidae喙

2、鳳蝶屬Teinopalpus。目前已記錄的亞種有5個:指名亞種Teinopalpus aureusaureus Mell、武夷亞種T.aureus wuyiensis Lee、海南亞種T.aureushainanensisLee、廣西亞種T.aureus guangxiensis Chouet Zhou和斯金卡亞種T.aureus skinkaii Mori。分布在東南亞地區(qū)，北至浙江敕木山，南至越南DongNai，在我國浙江、江西、福

3、建、湖南、廣東、廣西、海南均有發(fā)現(xiàn)。由于其生活習(xí)性和生境特殊，極少出現(xiàn)在人類視野中，對其相關(guān)研究也比較少，在世界自然保育聯(lián)盟(IUCN)2004年瀕危物種紅色名錄中被列為DD(Data deficient)物種，1989年被列為我國Ⅰ級重點保護物種。
　　本文參考已獲得的序列結(jié)果，通過常規(guī)PCR測得金斑喙鳳蝶T.aureus線粒體基因組全序列，對原有的序列結(jié)果進行修訂，并初步分析基因組的組成和結(jié)構(gòu)特點。利用線粒體rDNA和蛋白質(zhì)編

4、碼基因(PCG)，以茶小葉卷蛾Adoxophyes honmai和柞蠶Antheraea pernyi為外群，通過MEGA4、PAUP*4.0b10等軟件，分別分析47種蝶類昆蟲的基因組成、替換飽和性等序列特征，并以最大簡約法構(gòu)建了分子系統(tǒng)樹，探討蝶類不同科、屬間和金斑喙鳳蝶T.aureus不同地理種群間的相互關(guān)系。結(jié)果表明:
　　1.金斑喙鳳蝶T.aureus線粒體基因組總長為15234±0.5bp，共編碼37個基因:蛋白質(zhì)編碼

5、基因13個(ATP6、8，Cytb，COⅠ-Ⅲ，ND1-6，ND4L)，2個rRNA基因(16SrRNA和12SrRNA)，22個tRNA基因，1個非編碼控制區(qū)(A+T-rich region)。線粒體基因組各基因的排列順序和已報道的大部分蝶類相一致，沒有發(fā)現(xiàn)基因重排和缺失現(xiàn)象。有13個間隔區(qū)和12個重疊區(qū)，其中tRNAGln和ND2基因間的間隔區(qū)最長，在其他鱗翅目昆蟲中，也存在該間隔區(qū)。線粒體基因組A+T含量為79.8％±0.01，各

6、段基因也均表現(xiàn)出明顯的AT偏向性。除COⅠ基因以CGA作為起始密碼子外，其他蛋白質(zhì)編碼基因均以ATN作為起始密碼子;COⅡ、ND3和ND4基因以殘基T結(jié)尾，其他蛋白質(zhì)編碼基因以TAN結(jié)尾。使用頻率最高的5種密碼子是TTA、ATT、TTT、ATA和AAT，占所有密碼子使用頻率的45.5％，與基因組的AT偏向性一致。除tRNASer(AGN)缺少DHU臂外，其他tRNA均可構(gòu)成典型的三葉草結(jié)構(gòu)。不同地理種群的12SrRNA基因長度均為781

7、bp，16SrRNA基因長度為1334-1335bp。A+T豐富區(qū)長為396bp，A+T含量為93.6％±0.06。存在類似微衛(wèi)星的重復(fù)序列:(AT)6、(AT)8G(TA)5、poly-A和poly-T，有一段重復(fù)序列“AAATTAATAAATTA”和一段類似拷貝序列“TTAATAAATCAAAA”。A+T豐富區(qū)的同源性很高，不同地理種群中僅9個位點發(fā)生變異。
　　2.基于rDNA和蛋白質(zhì)編碼基因的蝶類系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果表明，鳳蝶

8、總科不是單系發(fā)生的類群，鳳蝶科與絹蝶科聚為一支，粉蝶科與灰蝶總科、蛺蝶總科、弄蝶總科聚為1支?；诓煌驑?gòu)建的MP樹中，蛺蝶總科內(nèi)相互關(guān)系不確定，蛺蝶科不構(gòu)成單系群。弄蝶科在蝶類分支內(nèi)部，與蛺蝶總科、灰蝶總科和粉蝶科有較遠的共同祖先。粉蝶科構(gòu)成單系分支，但不與鳳蝶科、絹蝶科聚為一支，不同于形態(tài)分類結(jié)果。金斑喙鳳蝶T.aureus在鳳蝶科的支序內(nèi)部，構(gòu)成單系分支。由于不同基因的進化速率不同，所以基于不同基因構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹拓撲結(jié)構(gòu)均存在

9、差異，其中12SrRNA、16SrRNA、CO1、ND1、ND5和總蛋白質(zhì)編碼基因適用與科、屬水平上的分類;COⅠ、Cytb、ND3和總蛋白質(zhì)編碼基因構(gòu)建的系統(tǒng)樹能較好反映出種下水平的相關(guān)關(guān)系;多基因聯(lián)合構(gòu)建的系統(tǒng)樹支持度高，與形態(tài)分類結(jié)果接近。
　　3.基于rDNA和蛋白質(zhì)編碼基因的金斑喙鳳蝶T.aureus不同地理種群系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果表明，廣西大瑤山、浙江梅花山、江西九連山和屏山種群分為兩支:大瑤山與九連山種群聚為一支，梅花山