论文部分内容阅读
本文使用显微CT对8科52种蝗虫进行了拍摄,得到雌雄共95个个体的三维立体图像,通过图像测得所有蝗虫的翅长、体长、总体积、中胸背纵肌体积以及后足股节的体积,并对它们进行了比较分析。同时联合了Genebank上80种蝗虫以及本研究自测序1种蝗虫的线粒体DNA数据,初步探讨了蝗虫在飞行能力上的适应进化。所获得的结论如下:1.蝗虫体内与飞行能力相关的最大的肌肉是中胸背纵肌,独立存在于胸部正中央,它的发达程度,决定了蝗虫震动翅的能力,即是否在空中有通过运动上升高度的能力。无翅和翅侧置两种翅退化严重,明显不具有飞行能力的蝗虫,都不具有中胸背纵肌;而具有飞行能力的蝗虫大部分都有中胸背纵肌。中胸背纵肌最发达的蝗虫是癞蝗科的宽纹蠢蝗,其体积占总体积的1.78%。2.以后足股节与体积比代表跳跃能力的发达程度,拍摄立体图像的蝗虫中后足股节占总体积的比例在2.1%-19.6%之间。将蝗虫分为具有中胸背纵肌和不具有中胸背纵肌两组,两组蝗虫相对翅长有明显差距,后足股节的体积比差距不大,证明跳跃能力与飞行能力不直接相关。3.将所有雌虫与雄虫的数据进行比较,得知雌性相对翅长较短,有几种蝗虫雄性是长翅,雌性就变成了短翅。但肌肉发达程度明显较雄性偏高。4.通过30种已拍摄3D图像的蝗虫线粒体DNA的13种编码蛋白进行的Ka/Ks分析,以30种蝗虫分为无中胸背纵肌/有中胸背纵肌、后足股节发达/后足股节不发达两种组合比较,得知两种组合皆是运动能力不发达一方Ks值较高,证明运动能力弱的一方种群分布范围较小,拥有更多的遗传漂变所以同义突变率较高。5.通过Ks,Ka与Ka/Ks三者综合分析,得知影响飞行能力的基因为nd4l与nd6,其中nd6基因的Ka/Ks值与中胸背纵肌的体积接近显著负相关,即随着体积上升,nd6的Ka/Ks值下降。同时影响后足股节发达程度的基因有nd2,nd4,nd4l与nd6,只有nd4l与nd6与后足股节的发达程度呈接近显著或者显著的负相关。说明nd4l与nd6两种基因与蝗虫的运动功能极其相关。6.将80种已有线粒体DNA数据的蝗虫以是否具有飞行能力分为两组比较,两组蝗虫的线粒体基因组全长存在显著差异,不具飞行能力组为14977bp-15932bp,具飞行能力组是15443-16259bp,具体到每一部分分析,可知在蛋白编码区、tRNA、rRNA的全长和AT所占比率比较稳定,没有显著差异。而AT富含区无论是长度还是AT含量都具有显著的差异。不具飞行能力组的AT富含区平均长度短于具有飞行能力组,且具有较少的AT含量。7.计算80种蝗虫每一种蝗虫13个蛋白编码基因各自的Ka,Ks值进行比较,不具飞行能力组与具有飞行能力组相比,nd2、atp8、cox3、nd3、nd5、nd4和nd1这7种基因的Ka/Ks值较低,cox2、nd4l与nd6这3种基因的Ka/Ks值较高。其结果与30种蝗虫的Ka/Ks分析一致,是nd4l与nd6这两个基因进化速率的区别主要由Ka的区别决定,说明在自然突变率相等的情况下,nd4l与nd6在不具飞行能力组保存了更多的突变。