二星蝽族比较线粒体基因组学及系统发育研究(半翅目:蝽科)

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huangzhijian2006
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二星蝽族(Eysarcorini)属于半翅目异翅亚目(Hemiptera-Heteroptera)蝽科(Pentatomidae),体小到中型,广泛分布在欧洲、亚洲、非洲和澳大利亚,我国分布6属26种。该族昆虫是一类重要的农业害虫,危害旱地水稻、小麦、棉花和大豆等经济作物,通过刺吸植物的茎和谷物中的汁液损害植物的健康,从而导致作物欠收。迄今为止有很多学者对半翅目和蝽科这些常见阶元的系统发育关系进行了研究分析,但是对蝽亚科内的族级关系研究甚少。近年来,线粒体基因组被广泛地应用到昆虫研究的各个方面并且被认为是研究基因组结构、功能和进化关系的有效工具。本研究新增7个物种的线粒体基因组数据,并对12种二星蝽族物种(红角辉蝽、辉蝽、棘角辉蝽、凹肩辉蝽、北二星蝽、拟二星蝽、黑斑二星蝽、二星蝽、锚纹二星蝽、红角二星蝽、广二星蝽、丸蝽)的线粒体基因组进行了比较分析。运用比较基因组学和系统发育分析的方法对二星蝽族遗传信息进行了分析。得到的主要结论如下:1、利用高通量测序技术首次测定了二星蝽族7个代表种的线粒体基因组序列。对线粒体基因组进行注释,分析了每个物种线粒体基因组的基因大小、基因组成、基因间隔区、排列顺序、碱基含量、密码子使用情况及t RNA的二级结构等。2、12种二星蝽族昆虫的线粒体基因组长度介于15233-16238 bp之间,编码37个基因,包括13个蛋白编码基因,2个r RNA基因和22个t RNA基因以及1个控制区,每个线粒体基因组的基因排序与其他半翅目昆虫一致。3、二星蝽族物种的线粒体基因组碱基组成均具有明显的AT偏向性。其中AT含量最低的是丸蝽为73.64%,最高的是北二星蝽为77.35%。在13个蛋白编码基因的密码子的三个位点中,除了atp8基因,其余基因第3位点的AT含量最高。在AT偏斜中大部分的J链编码的基因具有A偏斜,而N链编码的基因具有T偏斜,且N链上基因的T偏斜值都大于J链基因的A偏斜值。4、在12种二星蝽族昆虫的13个蛋白编码基因中,典型的起始密码子ATN是大多数基因的起始密码子,非典型的起始密码子TTG是个别基因的起始密码子。更特殊的是,GTG作为起始密码子出现在黑斑二星蝽的atp6和atp8基因中。终止密码子方面大部分13个蛋白编码基因均为典型的TAA或者TAG,少部分基因以不完整的终止密码子TA或T终止。5、12个二星蝽族物种的所有t RNA均能形成典型的三叶草型二级结构,除了trn S1(GCU)缺失了DHU臂。所有的t RNA基因中,都存在一些碱基错配的现象,错配最多的是碱基G与碱基U。6、二星蝽族线粒体基因组蛋白编码基因atp8的P-距离、同义替换率(Ka)以及进化速率(ω)值都大于其他基因,说明在进化过程中atp8选择压力大于其他基因。蝽亚科蛋白编码基因的ω值均小于1,显示它们受到了纯化选择作用。7、利用蛋白质编码基因、蛋白编码基因的第一位和第二位密码子以及RNA基因构成的3个数据集(13PCGs、PCG12和PCG12+RNA)对蝽亚科的昆虫进行系统发育分析,所有结果都支持二星蝽族的单系性和Strachiini的单系性。同时,也都支持Menidini是其他族的姐妹群以及Eysarcorini与Carpocorini+Aelini的姐妹关系。
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