鳞翅目线粒体基因组分析及部分蛾类DNA条形码鉴定.docx

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1、鳞翅目线粒体基因组分析及部分蛾类DNA条形码鉴定线粒体基因组结构稳定、长度较小,较少发生重组,普遍为母性遗传,被广泛应用于种群遗传结构、基因漂流、谱系地理学和系统发育等研究。鳞翅目是昆虫纲四大目之一,种类繁多,全世界已知鳞翅目昆虫约达25万种,但目前已测定的鳞翅目线粒体基因组仅34种,对于庞大的鳞翅目种群来说,十分有限。加快鳞翅目线粒体基因组的测序和分析,对揭示鳞翅目线粒体基因组的进化和研究该类群复杂的系统发育关系有重要意义。本文选取了鳞翅目2个种米蛾及旋纹潜叶蛾进行了线粒体基因组测序和注释,比较分析了鳞翅目34种昆虫的线粒体基因组结构、碱基组成特

2、点、密码子使用情况、各蛋白质编码基因的进化速率。基于线粒体基因组进行了鳞翅目高阶元系统发育分析。鳞翅目蛾类绝大多数是农、林业害虫,而且主要在幼虫时期进行危害,构建DNA条形码数据库,可确保对蛾类幼虫的快速准确鉴定,保证防控措施的有效实施。本文基于线粒体coxl基因对采自果园内的鳞翅目蛾类进行了调查鉴定,充实了鳞翅目DNA条形码数据库,检验了目前BOLD系统对农林害虫的鉴定成功率,检验了NJ树鉴定物种的准确度,对种内种间遗传距离进行了计算与讨论。主要研究结果如下：1.首次测定了螟蛾总科米蛾及巢蛾总科旋纹潜叶蛾线粒体全基因组序列,并分别进行了注释,预测

3、了tRNA和rRNA基因的二级结构,分析了A+T富含区结构。米蛾及旋纹潜叶蛾的22个tRNA除了trns1<AGN)缺少1)HU臂,其余均为典型的三叶草结构。rrnL和rrnS的二级结构与其他鳞翅目昆虫相似。鳞翅目线粒体coxl基因的起始密码子为CGA,为鳞翅目昆虫的共同特征。旋纹潜叶蛾A+T富含区缺少Poly-T区域,但该区域形成一个环状结构,很可能承担着与Poly-T相同的功能,对轻链复制起点的识别起着重要作用。线粒体基因组中的间隔区trnQ-nad2与nad2基因的同源性很高,同源性超过60%的种类占鳞翅目已测序昆虫的91%,该间隔序列

4、可能是由nad2基因的部分区域重复产生的。2.鳞翅目线粒体基因组的AT含量较高,各线粒体基因组H链上蛋白质基因编码区所有密码子位点的AT偏斜和GC偏斜均为负值,表示T含量高于A，C含量高于G。综合线粒体蛋白质编码基因的Ka/Ks比率、种间基因差异位点和基因变异分析,得出整个鳞翅目线粒体基因组进化速率比较快,其中脱氢酶亚基NADH基因进化速率通常快于细胞色素氧化酶基因。其中线粒体coX1基因进化速率居中,引物通用,适用于DNA条形码研究。3.基于线粒体基因组所构建的鳞翅目系统发育树的基本结构为(巢蛾总科+(卷蛾总科+(凤蝶总科+(螟蛾总科+(夜蛾总科

5、+(尺蛾总科+蚕蛾总科))))))。其中凤蝶总科、螟蛾总科和夜蛾总科的位置与传统形态分类不同,旋纹潜叶蛾所代表的巢蛾总科的位置与传统形态分类相同。4.基于线粒体cox1基因所构建的NJ树,对果园采集的蛾类鉴定成功率为99.3%,证明线粒体coxl基因适用于鳞翅目蛾类鉴定。BOLD系统的鉴定成功率为75.1%,大蛾类比小蛾类成功率高,说明小蛾类数据欠缺。BOLD系统鉴定结果相似度在99%的鉴定成功率为94.6%；相似度在98-99%之间的鉴定成功率为89.6%；低于98%的鉴定成功率为12.2%。利用BOLD系统对鳞翅目蛾类进行鉴定时,建议常见种类以

6、相似度大于99%为准确鉴定结果。种内种间遗传距离计算结果表明,86%的种类种内遗传距离低于1%,14%的种类在1-4.3%,同属种间遗传距离在1.3-15.3%,种内种间遗传距离有重叠,且无明显的种间阈值存在。