笨蝗線粒體基因組測(cè)序及節(jié)肢動(dòng)物線粒體基因重排的系統(tǒng)發(fā)育分析.pdf

1、本研究獲得直翅目癩蝗科笨蝗全線粒體基因組序列，在測(cè)序方法上具有一定的創(chuàng)新，首先利用長(zhǎng)PCR技術(shù)從笨蝗總DNA中擴(kuò)增出2個(gè)相互重疊、并覆蓋整個(gè)線粒體基因組的大片段，然后通過(guò)Sub-PCR分段擴(kuò)增這2個(gè)大片段，測(cè)序采用Sub-PCR產(chǎn)物直接測(cè)序和PCR產(chǎn)物克隆測(cè)序兩種方法。該策略可以保證所有測(cè)序結(jié)果都是線粒體基因組序列，消除了直接利用總DNA擴(kuò)增短片段時(shí)存在核中假基因干擾的問(wèn)題。最終利用該方法成功完成了笨蝗全線粒體基因組的測(cè)序工作，并進(jìn)行了

2、詳細(xì)的注釋分析。笨蝗線粒體基因組特點(diǎn)總結(jié)如下： 1.笨蝗線粒體基因組為雙鏈環(huán)狀分子，總長(zhǎng)15648bp，包含了和其它節(jié)肢動(dòng)物一致的37個(gè)基因以及749bp的(A+T)豐富區(qū)?；蚪M結(jié)構(gòu)緊密，除了(A+T)豐富區(qū)外基因間只存在105bp的非編碼堿基，在7對(duì)基因之間還存在37bp的重疊。37個(gè)基因的排序和典型的節(jié)肢動(dòng)物排序相比只有(K，D)換位變?yōu)?D，K)，但是所有基因的排序和飛蝗完全一致。 2.笨蝗線粒體基因組存在著明顯

3、的(A+T)堿基偏向，總的(A+T)含量為72.20％，(A+T)豐富區(qū)的(A+T)含量高達(dá)80.77％。蛋白質(zhì)密碼子第3位點(diǎn)(A+T)含量高于第1、2位點(diǎn)。13個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因中COⅢ和COⅠ編碼基因的(A+T)含量最低，ND6和ATP8的(A+T)含量最高。此外，在笨蝗線粒體基因組的兩條鏈上存在著明顯的堿基偏向，H鏈富含C和A，L鏈富含G和T。 3.線粒體基因組堿基的(A+T)偏向?qū)νx密碼子的使用和氨基酸的使用存在著影響。

4、笨蝗線粒體基因組所有蛋白質(zhì)編碼基因除終止密碼子外共包含3717個(gè)密碼子，其中第2位點(diǎn)為T、第3位點(diǎn)為T、A的同義密碼子使用頻率偏高，而密碼子第2位點(diǎn)為A、G、C，第3位點(diǎn)為G、C的密碼子使用頻率很低。氨基酸統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)密碼子富含(A、T)的氨基酸含量高于密碼富含(G、C)的氨基酸密碼子，還發(fā)現(xiàn)在所有使用的氨基酸中疏水性氨基酸Leu的含量最高，達(dá)到了14.18％。 4.13個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因中除了COⅠ基因外所有基因的起始密碼子都為典型

5、的ATG、ATT，COⅠ起始密碼子非常特殊，為TTA。10個(gè)蛋白質(zhì)基因擁有完整的終止密碼子TAA、TAG，ND3、Cytb和ND5的終止密碼子為不完整的T。 5.笨蝗線粒體基因組22個(gè)tRNA基因的反密碼子和多數(shù)節(jié)肢動(dòng)物一致，二級(jí)結(jié)構(gòu)除了tRNA-Ser(AGN)缺失了D-臂外都可以折疊成典型的三葉草結(jié)構(gòu)，反密碼子環(huán)和氨基酸接受臂相對(duì)保守，其它臂環(huán)的變異較大。在所有的tRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的4個(gè)臂上存在31個(gè)錯(cuò)配堿基對(duì)，大多數(shù)都是G-

6、T配對(duì)。2個(gè)rRNA基因較保守，長(zhǎng)度比非洲飛蝗和螻蛄長(zhǎng)。(A+T)豐富區(qū)在直翅目中最短只有749bp。 節(jié)肢動(dòng)物內(nèi)部四個(gè)類群之間的相互關(guān)系一直都是爭(zhēng)論的焦點(diǎn)，傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)和古生物學(xué)研究支持六足動(dòng)物和多足動(dòng)物近緣，然而近來(lái)的分子系統(tǒng)學(xué)研究多支持以下關(guān)系：(六足動(dòng)物+甲殼動(dòng)物)，(螯肢動(dòng)物+多足動(dòng)物)。為了進(jìn)一步研究該問(wèn)題，我們利用GRAPPA軟件對(duì)34種節(jié)肢動(dòng)物線粒體基因組排序數(shù)據(jù)進(jìn)行了系統(tǒng)發(fā)育學(xué)分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)六足動(dòng)物和甲殼動(dòng)物中