鳥類線粒體假基因研究.pdf

1、線粒體DNA一直是研究鳥類進(jìn)化的理想分子標(biāo)記，但對于鳥類核基因組中的線粒體假基因研究卻很少。核基因組中的線粒體假基因(nuclearmitochondrialDNAsegment，簡稱numt序列)于20世紀(jì)60年代被發(fā)現(xiàn)直到90年代初才開始受到重視，目前在植物、昆蟲和哺乳動物中研究較為廣泛，但關(guān)于鳥類核基因組中的numt序列研究還十分有限。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為numt序列更易用通用引物從總DNA摸板中擴(kuò)增出來，通過對GenBank上登錄為鳥類

2、cytb基因的序列進(jìn)行初步檢測，發(fā)現(xiàn)了5條沒有被識別的cytb假基因，進(jìn)一步驗(yàn)證了傳統(tǒng)觀點(diǎn)。此外，本研究提出一種新的識別numt序列的有效方法——利用基因功能位點(diǎn)識別numt序列。 根據(jù)2004年3月GenBank登錄的紅原雞核基因組草圖與其線粒體基因組比對發(fā)現(xiàn)紅原雞核基因組中存在3段較長的線粒體假基因，利用PCR方法擴(kuò)增雞形目10種鳥類和雁形目中鴛鴦核基因組中3段numt序列：cytbnumt、ATP8及下游ATP6numt和

3、ND4+tRNA-His+tRNA-Sernumt，測序后分別比較線粒體基因與核同源numt序列的進(jìn)化特點(diǎn)和進(jìn)化速率，確定numt序列插入核基因組的時間，以及結(jié)合GenBank已登錄的日本鵪鶉(Coturnixjaponica)、藍(lán)胸鶉(Coturnixchinensis)、黑鷴(Lophuraleucomelana)、藍(lán)鷴(Lophuraswinhofi)和1個雁形目物種——白鵝雁(A.albifrons)相應(yīng)序列探討兩種同源序列對于

4、鳥類系統(tǒng)進(jìn)化發(fā)育重建的重要作用。 Numt序列相比線粒體基因其堿基替換速率明顯很低，在雞形目中，線粒體cytb基因和ND4基因其進(jìn)化速率為假基因的2.5倍左右；而ATP8+ATP6基因其進(jìn)化速率為numt序列的18.9倍；cytbnumt序列和ATP8及ATP6numt序列的進(jìn)化速率也不相同，前者大約為后者的4倍。 線粒體編碼蛋白基因在進(jìn)化中受選擇壓力的影響，堿基替換主要發(fā)生在密碼子第三位點(diǎn)，但Numt序列不同，各密碼子

5、發(fā)生替換的次數(shù)幾乎相同。而且，numt序列進(jìn)化過程中沒有明顯的轉(zhuǎn)換傾向性。初步確定3個numt序列：cytbnumt、ATP8及下游ATP6numt和ND4+tRNA-His+tRNA-Sernumt插入核基因組的時間分別為16myr、16.5myr和4.2myr。利用線粒體cytb基因、ATP8+ATP6基因和cytbnumt、ATP8+ATP6numt序列分別構(gòu)建了雞形目物種的NJ樹和MP樹，得出結(jié)論：numt由于其進(jìn)化速率很低，不