基于线粒体DNA基因序列的5种海洋经济虾类的系统进化分析

发布时间：2020-05-30 20:44

【摘要】：哈氏仿对虾(Parapenaeopsis hardwickii)、假长缝拟对虾(Parapenaeus fissuroides)、高脊管鞭虾(Solenocera alticarinata)、凹管鞭虾(Solencera koelbelide)和鹰爪虾(Trachypenaeus curvirostris)均是我国常见的海洋经济虾类和渔获对象。近年来,随着日益加剧的海洋开发以及过度捕捞,生存环境不断恶化,渔业资源明显衰退。目前关于这5种虾类的研究主要集中在繁育养殖、外观形态和资源调查等方面,关于其基因组数据和系统进化方面的研究相对较少,而其种质资源及遗传多样性方面的研究至关重要。因此,为了探明这5种虾类的遗传多样性,本研究利用通用引物扩增了每种虾的30个野生个体的16S rRNA和COI基因片段,并进行了系统进化分析;采用Primer-walking技术获得哈氏仿对虾和高脊管鞭虾的线粒体全基因组序列。主要研究结果如下:采用PCR技术扩增获得哈氏仿对虾线粒体DNA的16S rRNA和COI基因片段,分别对其进行了序列比较和系统进化分析。16S rRNA基因片段长度为558bp,共检测出1种单倍型,没有多态性位点;COI基因片段长度为688 bp,共检测出7种单倍型,6个多态性位点。COI基因片段比16S rRNA基因片段变异丰富,更适于哈氏仿对虾种群的遗传多样性分析。基于16S rRNA和COI基因片段的系统进化分析结果不太一致,结合形态学分析表明,哈氏仿对虾是仿对虾属独立的分支,与细巧仿对虾(Parapenaeopsis tenella)和亨氏仿对虾(Parapenaeopsis hungerfordi)亲缘关系较近。根据COI基因片段的遗传距离推测出仿对虾属的大致分化时间发生在中新世末期至上新世早期。采用PCR技术扩增获得假长缝拟对虾线粒体DNA的16S rRNA和COI基因片段,分别对其进行了序列比较和系统进化分析。假长缝拟对虾的16S rRNA基因片段的长度为566 bp,共有4种单倍型;COI基因片段的长度为726 bp,共有10种单倍型。系统进化分析表明,假长缝拟对虾与矛形拟对虾(Parapenaeus lanceolatus)的亲缘关系最近,而基于16S rRNA基因片段的系统进化分析结果和形态学分类特征比较吻合。根据COI基因片段的遗传距离推测假长缝拟对虾和拟对虾属都起源于对虾属,发生在上新世早期。采用PCR技术扩增获得高脊管鞭虾、凹管鞭虾和鹰爪虾线粒体DNA的16S rRNA和COI基因片段,分别对其进行了序列比较和系统进化分析。高脊管鞭虾的16S rRNA基因片段的长度为539 bp,共有六种单倍型;COI基因片段的长度为663 bp,共有7种单倍型。凹管鞭虾16S rRNA基因片段的长度为515 bp共有3种单倍型;COI基因片段的长度为677 bp,共有6种单倍型。鹰爪虾的16S rRNA基因片段的长度为515 bp,共有5种单倍型;COI基因片段的长度为686 bp,共有6种单倍型。系统进化分析表明,高脊管鞭虾和凹管鞭虾属于管鞭虾科,隶属于对虾总科,管鞭虾科和其对虾科在进化树上形成并系群。鹰爪虾属于鹰爪虾属,隶属于对虾科,与假长缝拟对虾和哈氏仿对虾的亲缘关系都比较近。首次获得哈氏仿对虾和高脊管鞭虾线粒体全基因组序列。其中,哈氏仿对虾线粒体全基因组序列长度为15922 bp,高脊管鞭虾的全基因组序列长度为15968bp。共包含13个编码蛋白基因,比较保守的蛋白编码基因是cox2、nad4L、srRNA和lrRNA,最保守的基因是cox2;变异程度最高的编码蛋白基因是nad2和nad6基因。两个物种的编码蛋白基因的排列方式完全一样,与泛甲壳动物线粒体基因组的原始排列完全一致。在构建的进化树中,高脊管鞭虾和哈氏仿对虾则为对虾的外枝,属于对虾科分化的上游。本研究可以为对虾类和管鞭虾类的生物多样性保护及其生物资源合理、高效利用等方面提供理论参考。
【图文】：

结构图,线粒体基因组,结构图,贝叶斯

000 代以上 MCMC 以随机树和分枝开始，每次构树的 log-likelihood 值趋稳定。把最初的 100 个树去除，余下的 900 个树以“>50%”为原则进行合议并估算贝叶斯先验概率（以 BPP 表示）。每 100 代(sample)保存一个树，保存长。直到分裂频率标准误差 P 值小于 0.001 并趋于稳定。同时运行 run1 和 run利用 burn in 命令舍去前 25%的树，利用 sumt 命令整合数据构建一致进化树。用 ClustalX 2.0 软件，把比对好的序列转化为 phyli 格式，最大似然法构建的统发育树，发育树用 1000 次 Bootstrap 重抽样统计评价各分支所得的置信度。在重建贝叶斯进化树的过程中，建立 4 个马尔可夫链，以随机树为起始树共运行 2000000 代，每 100 代抽样一次。舍去 25%老化样本后，根据剩余的样构建一致树，并计算后验概率。2 实验结果和讨论2.1 线粒体基因组的基本特征

基因组,组成成分,碱基,线粒体

上海海洋大学硕士学位论文14107-1496614966-15763.1 基因组碱基组成和偏好性哈氏仿对虾和高脊管鞭虾的编码蛋白基因所在的正负链的位置一致，，负的基因包括蛋白编码基因（nd5、nd4、nd4L、nd1），和 rrnL、rrnS 基因编码的基因包括蛋白编码基因（nad2, cox1, cox2, atp8, atp6, cox3, nad3, d cob）。统计哈氏仿对虾和高脊管鞭虾线粒体基因组及各组成部分碱基的偏好性情况（表 4-2）。结果表明：哈氏仿对虾线粒体基因组全序列 AT 碱在 67.19%，高脊管鞭虾的 AT 碱基含量在 69.42%，而斑节对虾的线粒体全序列 AT 碱基含量 70.61%，显示哈氏仿对虾基因组与其他对虾一样呈现 A+T 偏向性（表 4-2）。
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S917.4

【相似文献】