基于線(xiàn)粒體基因組的長(zhǎng)蝽總科系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)研究.pdf

1、昆蟲(chóng)線(xiàn)粒體基因組的數(shù)量在近年來(lái)快速增長(zhǎng)，已成為研究基因進(jìn)化及系統(tǒng)發(fā)育分析的重要分子標(biāo)記，被廣泛用于昆蟲(chóng)的目、亞目、總科、科以及亞科等不同分類(lèi)階元的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系研究。以往長(zhǎng)蝽總科（昆蟲(chóng)綱:半翅目:異翅亞目）高級(jí)階元系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系多數(shù)是以形態(tài)學(xué)性狀或少數(shù)幾個(gè)核或線(xiàn)粒體基因片段的數(shù)據(jù)為依據(jù)獲得的，且缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。因此本研究將基于線(xiàn)粒體基因組數(shù)據(jù)重建長(zhǎng)蝽總科科級(jí)階元的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。根據(jù)Henry(1997)長(zhǎng)蝽總科分類(lèi)系統(tǒng)包含15科，在本研究開(kāi)

2、展之前，長(zhǎng)蝽總科中僅報(bào)道了4科4種線(xiàn)粒體基因組數(shù)據(jù)。因此，本研究通過(guò)Long PCR及引物步移法測(cè)定了長(zhǎng)蝽總科12科15種（僅1科缺代表種），及其它3種異翅亞目昆蟲(chóng)線(xiàn)粒體基因組。本論文包括以下三個(gè)部分:
　　一、根據(jù)本研究新測(cè)得的18種昆蟲(chóng)線(xiàn)粒體基因組，結(jié)合GenBank等數(shù)據(jù)庫(kù)中已公布的異翅亞目昆蟲(chóng)線(xiàn)粒體基因組數(shù)據(jù)（48種），利用生物信息學(xué)等方法，經(jīng)過(guò)對(duì)異翅亞目線(xiàn)粒體基因組的比較研究，得到以下主要結(jié)論:
　　1、樺穗長(zhǎng)蝽K

3、leidocerys resedae resedae(Panzer)的控制區(qū)長(zhǎng)度為220 bp，總長(zhǎng)度僅為14，688 bp，在己報(bào)道的異翅亞目昆蟲(chóng)線(xiàn)粒體基因組中總長(zhǎng)最短。
　　2、在多數(shù)長(zhǎng)蝽總科昆蟲(chóng)線(xiàn)粒體基因組中，發(fā)現(xiàn)在tRNA-H和ND4基因之間均存在較長(zhǎng)的非編碼片段，長(zhǎng)度范圍在38 bp-239 bp之間。
　　3、大部分異翅亞目昆蟲(chóng)線(xiàn)粒體基因組的基因排列方式是非常保守的，在本研究測(cè)定的18種中，僅發(fā)現(xiàn)在河北全縫長(zhǎng)蝽P

4、linthisus hebeiensis Zheng中存在基因重排，即trnW-trnC和trny發(fā)生了移位（trn W-trnC-trny→trnY-trnW-trnC），并在發(fā)生重排的基因兩側(cè)形成了較長(zhǎng)的基因間隔區(qū)，符合串聯(lián)重復(fù)/隨機(jī)丟失模型的假設(shè)。
　　4、在白斑地長(zhǎng)蝽Panaorus albomaculatus(Scott)線(xiàn)粒體基因組控制區(qū)中，發(fā)現(xiàn)了罕見(jiàn)的多達(dá)52個(gè)重復(fù)單元的串聯(lián)重復(fù)區(qū)域(Tandem repeats r

5、egion)。
　　5、高粱狹長(zhǎng)蝽Dimorphopterus japonicus(Hidaka)和黃足藺長(zhǎng)蝽Ninomimusflavipes(Matsumura)線(xiàn)粒體基因組ND5基因都采用罕見(jiàn)的四核苷酸起始密碼子TAAT。
　　二、在得到與以往系統(tǒng)發(fā)育結(jié)果有較大不同的分子系統(tǒng)發(fā)育分析中，可能需要檢測(cè)和排除“長(zhǎng)枝吸引”的影響，即使其分支結(jié)果有較高的節(jié)點(diǎn)支持率也應(yīng)如此。Hua et al.(2009)基于線(xiàn)粒體基因組數(shù)據(jù)對(duì)

6、蝎蝽次目進(jìn)行的系統(tǒng)發(fā)育分析，表明蝎蝽次目不是一個(gè)單系，并且建議將其中的固蝽總科提升為固蝽次目，此觀(guān)點(diǎn)與以往的結(jié)果相悖。本研究在Hua et al.(2009)的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加關(guān)鍵內(nèi)群和親緣關(guān)系較近外群等方法，對(duì)蝎蝽次目的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系重新進(jìn)行分析，結(jié)果支持蝎蝽次目的單系性，認(rèn)為Hua et al.(2009)的結(jié)果是由于類(lèi)群選取不足而受到了“長(zhǎng)枝吸引”的影響。
　　三、根據(jù)Henry(1997)提出的長(zhǎng)蝽總科分類(lèi)系統(tǒng)，基于本研究新

7、測(cè)定的12科15種長(zhǎng)蝽總科昆蟲(chóng)線(xiàn)粒體基因組，并結(jié)合GenBank中已公布的長(zhǎng)蝽總科4科4種及其它異翅亞目昆蟲(chóng)線(xiàn)粒體基因組數(shù)據(jù)，分別采用最大似然法(ML)和貝葉斯法(BI)對(duì)長(zhǎng)蝽總科的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系進(jìn)行分析，得到以下主要結(jié)論:
　　1、在加入15個(gè)長(zhǎng)蝽總科代表種數(shù)據(jù)重新進(jìn)行蝽次目系統(tǒng)發(fā)育分析后，仍支持長(zhǎng)蝽總科的單系性。
　　2、室翅長(zhǎng)蝽科和梭長(zhǎng)蝽科互為姐妹群，二者組成的單系位于長(zhǎng)蝽總科的基部。
　　3、地長(zhǎng)蝽科是一個(gè)并系群

8、，支持Xie et al.(2005)將全縫長(zhǎng)蝽亞科從地長(zhǎng)蝽科中獨(dú)立出來(lái)，并提升為全縫長(zhǎng)蝽科的觀(guān)點(diǎn)，以維持地長(zhǎng)蝽科的單系性。
　　4、支持長(zhǎng)蝽科（狹義）的單系性，其內(nèi)部的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系為（蒴長(zhǎng)蝽亞科+（紅長(zhǎng)蝽亞科+背孔長(zhǎng)蝽亞科））。
　　5、不支持單系群“malcid line”的觀(guān)點(diǎn)，且束蝽科是一獨(dú)立的分支，和諸多其它長(zhǎng)蝽總科類(lèi)群組成姐妹群。
　　6、莎長(zhǎng)蝽科和尼長(zhǎng)蝽科互為姐妹群，支持謝強(qiáng)（2004博士論文，基于18S