一种高原鳅及其寄生三代虫全线粒体基因组的研究

发布时间：2020-10-15 10:38

　　 本研究测定了一种高原鳅Triplophysa sp及其体表寄生的3种三代虫Gyrodactylus sp.1、 Gyrodactylus sp.2和Gyrodactylus sp.3的全线粒体基因组,结合GenBank数据库中已公布的序列对上述4个物种的线粒体基因组序列进行注释,并对6种三代虫的4个主要数据集(PCGs、tRNA、rRNA和NCRs)的碱基组成偏向性以及蛋白质基因的密码子使用情况等进行了比较分析。结合已公布的三代虫科34条18S序列,以Haliotrema pratasensis为外群,采用最大似然法和贝叶斯推论法对三代虫科的系统发生关系进行初步的探讨。主要结论如下：1.已测定Triplophysa sp.、Gyrodactylus sp.1、Gyrodactylus sp.2和Gyrodactylussp.3的全线粒体基因组长度分别为16,570 bp、14,734 bp、15,717 bp和14,739 bp。其中Triplophysa sp的基因构成及其排列与其他硬骨鱼基本一致,由13个蛋白质编码基因(PCGs)、2个rRNA基因、22个tRNA基因和1个控制区(D-loop)组成；3种新测定三代虫的基因构成及排列除主非编码区外,均与已测定的单殖吸虫一致,包括12个PCGs、2个rRNA基因、22个tRNA基因,而其区别主要体现在3种三代虫的线粒体全基因组中均包含两个主非编码区。2.在Triplophysa sp的37个基因中,包括一个蛋白质编码基因ND6和8个tRNA基因(tRNAAla、tRNASer (UCN)、tRNACys、tRNAGlu、 tRNAAsn、tRNAGln、 tRNATyr、tRNAPro)在内的9个基因由L链编码,剩余的28个基因均为H链编码；而三代虫属中所有已知种类的线粒体全基因组均由一条链编码。3. Triplophysa sp的线粒体基因组中,4个主要数据集的AT含量均高于其对应的GC含量,其中控制区的A+T含量最高为66.5%,表现出明显的AT偏向性；在3种新测定三代虫的mtDNA中,其4个主要部分的AT含量均明显高于其GC含量,且均高于Genbank数据库中已公布的G. derjavinoides、G. thymalli 和 G. salaris的AT含量,表现出明显的AT偏向性。4.同义密码子以及氨基酸的使用频率：在Triplophysa sp中,同义密码子AUU、 UUA、CUU、CUA、GCC的使用频率较高,UGU的使用频率最低。氨基酸的使用情况与同义密码子使用一致,Leu、Ala、Thr、lie和Val的使用频率较高,而Cys的使用频率最低；在三代虫属已知线粒体全基因组信息的的6物种G. sp.1、 G. sp.2、G. sp.3、G. derjavinoides、G. thymalli和G. salaris中,64种密码子均被涉及到。在G.sp.1、G.sp.2和G.sp.3中,密码子UAA的使用次数均最高,而在G.derjavinoides, G. thymalli和G. salaris中,AUA的使用次数最多。5. Triplophysa sp.的22个tRNA基因排列顺序与多数鱼类一致,不存在基因重排。其二级结构中除基因tRNASer (AGN)的D-臂缺失外,剩余的21个tRNA均形成典型的三叶草二级结构。在G. sp.1、G. sp.2和G.sp.3的22个tRNA中,除基因tRNASer (AGN)、tRNASer (UCN)和tRNACys由于D-臂的缺失,形成特殊的二级结构外,剩余的19个tRNA均可形成典型的三叶草结构。在上述四个新测定物种tRNA的二级结构中,均存在碱基错配,且都以G-U错配为主。6. Triplophysa sp.的控制区与大多数鲤科鱼的控制区相似,包括1个终止相关序列(TAS1)、2个中央保守区(CSB-F和CSB-D)和3个保守序列区(CSB-1、 CSB-2和CSB-3)；6种三代虫中均存在两个独立的主非编码区,但两者之间的相似度都很高,且在6种三代虫的两个主非编码区中均发现7段保守序列(BlockA-G)。7.基于18S rRNA基因构建的三代虫科系统发生关系呈现出ML树和BI树的拓扑结构整体趋于一致。结果表明：胎生类群和卵生类群均为单系群,三代虫属为复系群。三代虫属形成两个进化分支Ⅰ和Ⅱ,其中分支Ⅰ包含了Fundulotrema和Swingleus的代表种,分支Ⅱ和拟三代虫属Paragyrodactylus形成姊妹群,且分支Ⅰ和Ⅱ聚为一支后再与Macrogyrodactylus, Diplogyrodactylus和Afrogyrodactylus聚为一个大的分支,而剩余的四个属(Scleroductus, Ieredactylus, Gyrodactyloides和Laminiscus)聚为另一支。8.考虑到不同分子标记对于不同类群分类方法的适用性,我们认为Moszczynska等在复殖吸虫类群的鉴定和识别中提供的方法也可能适用于单殖亚纲类群。rRNA基因由于其引物的广泛使用,使得该基因可用于初步的或者是更进一步的分类鉴定工作。一旦有争议的物种被鉴定到较低的分类阶元,则能够获得该类群合适的COI引物。因此,将COI基因和部分rRNA适当的结合将会满足单殖亚纲DNA条形码的大部分要求。
【学位单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：S941.5;S917.4
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 前言
    1.1 三代虫以及三代虫科概况
        1.1.1 三代虫研究现状
        1.1.2 三代虫科研究现状
    1.2 线粒体基因组及其研究现状
        1.2.1 线粒体基因组
        1.2.2 蛋白质编码基因
        1.2.3 转运RNA
        1.2.4 核糖体RNA
    1.3 DNA条形码
    1.4 本研究的目的及意义
第2章 材料与方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 实验标本的采集与保存
        2.1.2 实验标本的鉴定
        2.1.3 实验主要仪器和试剂
    2.2 实验方法
        2.2.1 总DNA提取和检测
        2.2.2 PCR引物设计、扩增和测序
        2.2.3 数据处理及分析
    2.3 系统发育分析
        2.3.1 数据来源及处理
        2.3.2 系统发育信号检验、模型选择以及建树方法
第3章 高原鳅及其寄生三代虫的分子鉴定
    3.1 高原鳅的COI基因测序结果以及分子鉴定
    3.2 三代虫ITS片段的测序结果以及分子鉴定
第4章 4种新测定种全线粒体基因组组成分析
    4.1 高原鳅Triplophysa sp.的线粒体基因组
        4.1.1 基因组结构及其碱基组成特征
        4.1.2 蛋白编码基因的密码子使用情况和氨基酸组成统计
        4.1.3 tRNA基因及其二级结构预测和rRNA基因
        4.1.4 控制区
    4.2 三代虫线粒体基因组比较
        4.2.1 三代虫线粒体基因组的共同特征
        4.2.2 碱基组成特征
        4.2.3 蛋白质编码基因和密码子的使用
        4.2.4 tRNA基因和rRNA基因
        4.2.5 主非编码区
        4.2.6 遗传距离
第5章 系统发育关系的探讨
    5.1 基于线粒体全基因组对Triplophysa sp.系统地位的探讨
        5.1.1 数据来源
        5.1.2 Triplophysa sp.系统地位分析
    5.2 基于18S rRNA基因构建三代虫科的系统发生关系
        5.2.1 数据来源
        5.2.2 系统发育分析
第6章 讨论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果

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本文编号：2842064