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昆虫线粒体DNA是共价闭合的环状双链DNA分子,大小一般为15.4~16.3kb,以高拷贝数目存在于线粒体内。线粒体DNA的分子质量小,核酸序列和组成比较保守,基因组中不含间隔区和内含子,无重复序列和不等交换,拷贝数多,易于提取、扩增和分析:在遗传过程中不发生基因重组、倒位、易位等突变,严格遵守母系遗传方式,只需少量个体材料就能反映群体的遗传结构;基因组的替换率比核DNA高5-10倍,适合做进化生物学研究。 本文测定和分析了隆额网翅蝗线粒体全序列,并且将其于已经测出全基因组的2种其他直翅目昆虫的mtDNA进行了比较,并联合其他直翅类昆虫的mtDNA进行了线粒体全基因组水平的系统发育分析。获得的主要结果如下: 1.隆额网翅蝗线粒体基因组基因组成与基因排列 隆额网翅蝗线粒体DNA序列全长15783bp,包括13个蛋白质编码基因,2个核糖体基因,22个转运RNA基因,及1个长894个碱基的A+T丰富区,全线粒体基因组的A+T含量为76.4%。其基因排列顺序与非洲飞蝗的一致。隆额网翅蝗线粒体基因组在8个基因之间共有36bp的重叠区域,重叠范围在1bp到8bp之间变化。有114bp的基因间隔区,它们分散在20个基因之间,最长的间隔区长21bo,短的只有2bp。A+T丰富区位于核糖体12S小亚基和tRNAIle基因之间,A+T含量为86.0%,包括894个碱基,比其他昆虫的短一些。 2.隆额网翅蝗线粒体基因组蛋白质编码基因 隆额网翅蝗的密码子总数为3718,与非洲飞蝗的密码子(3713)总数接近。隆额网翅蝗编码基因的A+T含量为75.8%,它比非洲飞蝗的编码基因A+T含量高约1.7%。除COⅠ基因外,隆额网翅蝗的蛋白质编码基因的起始密码子都是典型的ATN密码子。其中ND2、COⅡ、ATP6、COⅢ、ND4L、ND6、Cytb这7个基因使用ATG作为起始密码子,ATP8、ND3、ND5基因使用ATT,ND4和ND1基因分别使用ATC和ATA。除COⅡ、ND5、ND4和ND1外,其他基因都是以TAA为终止密码子。亮氨酸Leucine(13.88%)、异亮氨酸isoleucine(10.87%)、丝氨酸serine(9.71%)、苯丙氨酸phenylalanine(9.23%)是隆额网翅蝗线粒体蛋白质中使用频率最高的4种氨基酸,总计占43.69%。 3.隆额网翅蝗线粒体基因组tRNA基因及tRNA二级结构 隆额网翅蝗线粒体DNA编码的22个tRNA基因零散分布于整个基因组中。从预测的二级结构来看,除tRNASer(AGN)外,所有tRNA都具有典型的三叶草结构。tRNASet(AGN)中,双氢尿嘧啶(DHU)臂只是形成了一个简单的环。tRNA的