六种园蛛线粒体全基因组序列测定及其进化分析

发布时间：2017-07-02 07:09

  本文关键词：六种园蛛线粒体全基因组序列测定及其进化分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：园蛛隶属于节肢动物门、螯肢动物亚门、蛛形纲、蜘蛛目、新蛛下目、圆网蛛总科、园蛛科,已知有3千多种,在我国分布广泛、生境多样,是农田害虫重要的捕食性天敌之一,在农田害虫生物防治方面有着重要的利用价值。因此,对其开展区系分类研究极为重要,是有效保护和利用蜘蛛种质资源必要的前提和基础。线粒体基因组具有母系遗传、进化速率适中、基因重组水平较低、结构紧凑且相对简单等特性,常用于遗传标记和系统进化研究。目前Gen Bank数据库中仅收录4种园蛛线粒体全基因组序列,远远不能满足园蛛系统发育研究的需求。本研究首次测定了黄褐新园蛛Neoscona doenitzi、嗜水新园蛛Neoscona nautica、茶色新园蛛Neoscona theisi、大腹园蛛Araneus ventricosus、银背艾蛛Cyclosa argenteoalba和长崎鸟粪蛛Cyrtarachne nagasakiensi的线粒体全基因组序列,比较其基因组结构特征。联合Gen Bank数据库中已收录的101种蛛形纲物种线粒体全基因组序列,以剑尾目的美洲鲎Limulus polyphemus为外来群,利用最大似然法和贝叶斯法构建系统发育进化树,探讨蛛形纲的系统发育进化关系。六种园蛛线粒体全基因组序列长度分别为14,161 bp(黄褐新园蛛N.doenitzi)、14,049 bp(嗜水新园蛛N.nautica)、14,157 bp(茶色新园蛛N.theisi)、14,617 bp(大腹园蛛A.ventricosus)、14,575 bp(银背艾蛛C.argenteoalba)和14,402 bp(长崎鸟粪蛛C.nagasakiensi)。它们在基因组成和结构上具有诸多相似性:(1)包含37个结构基因和1个控制区,其中22个结构基因(9个蛋白编码基因、13个t RNA基因)和控制区编码在J链上,其余15个结构基因编码在N链上。基因结构紧凑,基因间的重叠区较间隔区多。(2)总A+T含量均在70%以上(73.4%~78.8%),具有明显的AT偏向性,核苷酸碱基组成具有T偏斜和G偏斜;(3)蛋白编码基因具有4种起始密码子ATT、ATA、TTA和TTG。大部分具有标准的终止密码子TAA或TAG,少数以不完全密码子TA或T为终止密码子。密码子使用具有明显的偏向性,NNU和NNA形式密码子的使用占主导地位。(4)存在TψC臂缺失和DHU臂缺失的t RNA,绝大多数t RNA中存在错配和G·U弱配现象。(5)基因组的基因定向和排序一致。与美洲鲎L.polyphemus线粒体基因组的基因定向和排序相比,trn L2、trn N、trn S1、trn I和trn Q发生移位,trn Y和trn C之间发生倒置。同时,六种园蛛线粒体基因组结构特征又存在一些差异性:(1)密码子CGC在黄褐新园蛛N.doenitzi和嗜水新园蛛N.nautica线粒体蛋白质编码基因中没有出现,而在其余四种园蛛线粒体蛋白质编码基因中均有出现。(2)银背艾蛛C.argenteoalba和长崎鸟粪蛛C.nagasakiensi线粒体基因组的控制区A+T含量比线粒体全基因组的总A+T含量低,而其余四种园蛛均呈现相反结果。(3)大腹园蛛A.ventricosus线粒体基因的控制区中存在重复单元,其余五种园蛛线粒体基因组的控制区内并不存在重复单元。从氨基酸和核苷酸水平分析六种园蛛的蛋白编码基因表明COI基因最为保守。基于13个蛋白编码基因的核苷酸序列构成的数据集,利用最大似然法和贝叶斯法构建的蛛形纲内部各类群的系统发育拓扑树结构类似,可能由于目前蛛形纲物种线粒体全基因组序列的信息相对有限,且物种分布极不均匀(主要集中于蜱螨目),导致了两种系统发育树中蜘蛛目物种没有形成单系,蜘蛛目的两大亚目(后纺亚目和中纺亚目)被蝎目隔开。因此,为进一步研究蜘蛛目的系统发育进化关系,亟需测定更多的蜘蛛线粒体全基因组序列,尤其是中纺亚目蜘蛛线粒体全基因组序列。
【关键词】：园蛛 线粒体全基因组 基因 蜘蛛目 蛛形纲 系统发育
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S476.2
【目录】：

• 致谢6-7
• 摘要7-9
• Abstract9-14
• 1 绪论14-25
• 1.1 线粒体基因组14-16
• 1.1.1 线粒体生物学14
• 1.1.2 线粒体基因组14-15
• 1.1.3 线粒体基因组在进化分析中的应用15-16
• 1.2 蜘蛛线粒体基因组16-23
• 1.2.1 蜘蛛线粒体基因组特征16-19
• 1.2.1.1 蛋白质编码基因（PCGs）16-17
• 1.2.1.2 tRNA和rRNA基因17-18
• 1.2.1.3 控制区18
• 1.2.1.4 基因定向和排序18-19
• 1.2.2 基于线粒体基因组的蜘蛛系统发育研究19-23
• 1.2.2.1 蜘蛛的分类19-22
• 1.2.2.2 蜘蛛目线粒体基因组研究进展22-23
• 1.3 课题的研究背景和意义23-25
• 1.3.1 研究物种的介绍23-24
• 1.3.2 研究的背景和意义24-25
• 2 材料与方法25-33
• 2.1 实验材料25-27
• 2.1.1 样本采集和物种鉴定25
• 2.1.2 实验主要仪器25-26
• 2.1.3 实验主要试剂26-27
• 2.1.4 生物信息学软件27
• 2.2 实验方法27-31
• 2.2.1 总DNA的提取和检测27-28
• 2.2.2 引物的设计28-29
• 2.2.3 PCR扩增和产物纯化29-30
• 2.2.4 PCR产物的克隆和测序30-31
• 2.2.5 线粒体基因组序列拼接、注释和分析31
• 2.3 系统发育分析31-33
• 3 结果分析与讨论33-60
• 3.1 六种园蛛线粒体基因组结构特征33-54
• 3.1.1 基因组的序列结构33-43
• 3.1.2 碱基组成43
• 3.1.3 蛋白编码基因和密码子使用43-50
• 3.1.4 tRNA和rRNA50-51
• 3.1.5 控制区51-53
• 3.1.6 基因定向和排序53-54
• 3.2 蛛形纲系统发育分析与讨论54-60
• 3.2.1 建树结果54-57
• 3.2.2 系统发育分析和讨论57-60
• 4 结论与展望60-63
• 4.1 课题结论60-62
• 4.2 课题展望62-63
• 参考文献63-71
• 附表1 GenBank中收录的蛛形纲物种信息71-77
• 附图1 六种园蛛线粒体基因组的tRNA二级结构图77-83
• 作者简介83-84

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本文编号：508889