六种斑野螟亚科昆虫全线粒体基因组的序列测定与分析

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本文采用PCR技术结合引物步移法测定了桃多斑野螟Conogethes punctiferalis(Guenee,1854),黄杨绢野螟Diaphaniaperspectalis(Walker,1859),白蜡绢须野螟 Palpita nigropnctalis(Bremer,1864),四目扇野螟 Pleuroptya infeior(Hampson,1898),乳翅卷野螟Pycnarmon lactiferalis(Walker,1859)豹纹卷野螟Pycnarmon pantherata(Butler,1878)6种斑野螟亚科昆虫(螟蛾总科:草螟科)线粒体基因组全序列,并结合已测螟蛾总科昆虫线粒体基因组对其进行了比较基因组学以及系统发育关系的初步分析,主要结论如下:1.桃多斑野螟、黄杨绢野螟、白蜡绢须野螟、四目扇野螟、乳翅卷野螟、豹纹卷野螟线粒体基因组序列全长分别为15325 bp、15249 bp、15226 bp、15348 bp、15219 bp、15545 bp,其中豹纹卷野螟是已测螟蛾总科昆虫线粒体基因组序列中最长的一个物种,其长度差异主要体现在控制区。6种斑野螟亚科昆虫全线粒体基因组中基因的组成和排列与其它已公布的螟蛾总科昆虫相同,均由13个PCGs,22个tRNA基因,2个rRNA基因和1个长度可变的A+T富集区组成。2.在37个编码基因中,其中23个基因(9个PCGs,14个tRNA基因)由J链编码,其它14个基因(4个PCGs,8个tRNA基因和2个rRNA基因,)是由N链编码的,基因的相对位置和转录方向与其它已公布的鳞翅目昆虫相同。A+T富集区和ND2之间的tRNA基因是按照tRNAMet-tRNAIle-tRNAGln顺序排列,这与蝙蝠蛾总科人支蝠蛾(Thiitarodes renzhiensis)和云南无钩蝠蛾(Ahamusyunnanensis)线粒体基因组原始排列顺序tRNAIle-tRNAGln-tRNAMet不同,表明鳞翅目昆虫线粒体基因组的基因排列顺序已经从原始家族开始发生了快速的进化。3.6种斑野螟亚科昆虫线粒体基因组中除A+T富集区外还存在少量的非编码区,即基因间隔区。最大的基因间隔区均存在于基因tRNAGln和ND2之间。此外,一些相邻基因之间还存长度介于1-8 bp的基因重叠区。最大的基因重叠区达到8 bp(AAGCCTTA),均存在于基因tRNATrp和tRNACys之间,另一个主要基因重叠区长度为7bp(ATGATAA),出现在ATP8基因和ATP6基因之间。4.6种斑野螟亚科昆虫线粒体基因组中碱基组成均具有明显的AT偏向性。桃多斑野螟、黄杨绢野螟、白蜡绢须野螟、四目扇野螟、乳翅卷野螟、豹纹卷野螟线粒体基因组的A+T含量分别是80.52%、81.01%、81.03%、81.49%、81.68%、81.42%,明显高于G+C含量。AT偏向性不仅表现在碱基组成上还表现在密码子的使用上。5.对6种斑野螟亚科昆虫的13个蛋白质编码基因(PCGs)起始密码子以及终止密码子的使用情况进行了统计分析,发现除COI的起始密码子为CGA外,其他蛋白质编码基因均以典型的ATN起始。在终止密码子的使用方面,除COⅠ、COⅡ和ND5以不完全终止密码子T或TA终止外,其余蛋白编码基因均以完整的TAA作为终止密码子。6.桃多斑野螟、黄杨绢野螟、白蜡绢须野螟、四目扇野螟、乳翅卷野螟、豹纹卷野螟的22个tRNA基因长度均介于62-74 bp之间。其中21个tRNA基因均可形成典型的三叶草二级结构,只有tRNASer(AGN)比较特殊,其二级结构缺失DHU臂。此外,tRNA基因三叶草结构中各个臂的形成除了常见的碱基互补配对之外,还存在少量的碱基错配现象,其错配数分别为24对、25对、23对、24对、24对、27对。与其他鳞翅目昆虫一致,2个rRNA基因(16SrRNA和12SrRNA)位于tRNALeu(CUN)和A+T富集区之间被tRNAVal间隔开。7.桃多斑野螟、黄杨绢野螟、白蜡绢须野螟、四目扇野螟、乳翅卷野螟、豹纹卷野螟线粒体基因组的A+T富集区位于12SrRNA和tRNAMet之间,长度分别为354 bp、339 bp、366 bp、327 bp、339 bp、506 bp,A+T 含量明显高于线粒体基因组中37个编码基因的A+T含量。此外,A+T富集区还存在一些保守序列、poly-T和poly-A结构以及串联重复序列。8.以已知的36种螟蛾总科昆虫线粒体基因组的13个蛋白质编码基因信息为数据集,采用贝叶斯法(BI)和最大似然法(ML)这2种常见的建树方法重新构建螟蛾总科系统发育关系。两种分析结果大体相似,螟蛾总科从基部分为两大支,一支是草螟科,另一支是螟蛾科。草螟科基部又分为两支,其中草螟亚科、禾螟亚科、水螟亚科和薄翅螟亚科构成一个分支,斑野螟亚科和野螟亚科构成草螟科的另一个分支。BI系统发育树的聚集情况表现为:((((丛螟亚科+螟蛾亚科)+斑螟亚科)+蜡螟亚科)+(((草螟亚科+禾螟亚科)+(水螟亚科+薄翅螟亚科))+(野螟亚科+斑野螟亚科)))。
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