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蜉蝣目(Ephemeroptera)和蜻蜓目(Odonata)同属昆虫纲,古翅亚部,是现存有翅昆虫中最原始的两类昆虫。无论形态学分析还是分子数据分析,都还未有一致的结论。距今为止,存在四种假说:即Palaeoptera(古翅亚部假说:(蜻蜓目+蜉蝣目)+新翅类)、Chiastomyaria(联翅亚部假说:蜻蜓目+(蜉蝣目+新翅类))、Metapterygota(伴翅亚部假说:蜉蝣目+(蜻蜓目+新翅类))和其它假说(蜻蜓目+((蜉蝣目+襀翅目)+其他新翅类))。襀翅目是新翅类中一类古老的昆虫,关于襀翅目的分类地位一直存在争议,如:襀翅目与直翅目形成姐妹群,或与革翅目形成姐妹群,或与纺足目形成姐妹群,或处于新翅类基部。目前,常用于系统发生研究的分子标记有核基因片段、线粒体基因片段和线粒体全基因组。线粒体全基因组在系统进化研究中被认为是一种有效的分子标记,因其具有母性遗传、重组率低等特点,不仅能解决科级以上高级介元的系统发生关系,还能有效解决属以下分类介元的系统发生关系。本研究通过测定蜉蝣目8科15属,蜻蜓目4科4属,襀翅目2科2属,共计21种的线粒体基因组全序列,探讨蜉蝣目、蜻蜓目和襀翅目的系统发生关系。为深入研究外群对系统发生关系的影响,通过选择不同的外群构建贝叶斯系统发生树(BI),研究系统发生树的稳定性。本论文完成的线粒体基因组全序列物种:Isonychiaignota(15105 bp),Vietnamella sp.(16006 bp),Serratella sp.(16751 bp),Epeorus sp.(15338 bp),Heptagenia sp.(15352 bp),Iron sp.(15508 bp),Leptophlebia sp.(15534 bp),Uracanthella sp.(15160 bp),Ephemerellidae sp.(15154 bp),Perlidae sp.(15763 bp),Nemoura sp.(15735bp),Brachythemis contaminata(15026bp);线粒体基因组部分序列物种:Ephemerashengmi(15149 bp),Drunellasp.(15128 bp),Cinygmina obliquistrita(14964 bp),Caenis sp.(13781 bp),Rhoenanthus sp.C 14118 bp),Potamanthus kwangsiensis(13988 bp),Acisomapanorpoides(13753 bp),Pantala flavescens(13698 bp),Neallogasterpekinensis(13821 bp)。从基因组结构分析,蜉蝣目所有扁蜉科样本(Epeorussp.、Heptagenia sp.、Iron sp.、Cinygmina obliquistrita)均具有一个额外的trn 基因,位于trnI 和 trnQ之间;蜉蝣目所有小蜉科样本(Uracanthellasp.、Drunellasp.、Serratellasp.、Ephemerellidaesp.)的trnl基因均发生倒位现象,甚至Uracanrhellasp.的trnl基因出现了倒位后重复一次,Ephemerellidae sp.的trnl基因出现了倒位后重复2次;其余的样本基因排列均与祖先型序列基因排布一致。扁蜉科样本的基因重排符合串联重复随机丢失模型,而小蜉科样本的基因重排符合基因重组和串联重复非随机丢失模型。从碱基组成分析,所有基因组都存在明显的AT偏向性,且蜻蜓目的A、T碱基使用率略高于蜉蝣目和襀翅目。除了 Ephemerellidae sp.、Drunellasp.、Uracanthella sp..、Serratella sp..、Rhoenanthus sp..、Potamanthus kwangsiensis、Leptophlebiasp.、Vietnamellasp.的重链具上具有负的AT偏斜外,其他类群在重链上具有正的AT偏斜,以上情况是否预示着蜉蝣目各科有不一样的进化历程。从蛋白编码基因分析,所有蛋白编码基因均使用常规的起始密码子ATN或GTG,终止密码子使用TAA、TAG、TA-或T--,不完全终止密码子在nad5、nad4、Cytb、cox2、和cox3基因出现的概率较高。atp6基因是所有蛋白编码基因中最保守的基因,其次是atp8、cox3和nad3基因,coxl、Cytb和nad5则变化较大。从非编码区分析,这些物种的控制区都不是很长,较长的控制区具有大小不等次数不等的串联重复序列;除了拥有一个控制区以外,Uracanthellasp.、Drunellasp.和Serratellasp.具额外的长片段非编码区,结合三者本身具重排的特点,推测额外的非编码区可能是基因重排后的残留。根据线粒体12个蛋白编码基因构建的BI系统发生树结果表明:本研究支持联翅亚部假说;襀翅目与革翅目互为姐妹群并处于新翅类的基部;蜻蜓目、蜉蝣目和襀翅目都是单系的。蜻蜓目内的系统发生关系比较明确,其三个亚目都是单系的,且间翅亚目与差翅亚目的关系较近;蜻蜓目中除细蟌科外其余科均为单系群;蜉蝣目中鱼形蜉亚目比较异常,可能是由于四节蜉科的长枝吸引造成的;大短丝蜉与蜉蝣科聚为一支,显示蜉蝣科为并系;总之,蜉蝣目内部的系统发生关系尚比较混乱,需要增加更多不同分类介元的样本进行深入研究。