花絨寄甲線(xiàn)粒體基因組與合成調(diào)控基因及其COXI基因的種群遺傳結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、花絨寄甲（Dastarcus helophoroides）屬鞘翅目寄甲科（Coleoptera: Bothrideridae），是各類(lèi)天牛的重要天敵。線(xiàn)粒體是細(xì)胞及生命體活動(dòng)所需能量的主要來(lái)源，其擁有分子量相對(duì)較小、突變率高、呈母系遺傳及在細(xì)胞中拷貝數(shù)量多等眾多特點(diǎn)，常被用于譜系地理學(xué)、種群遺傳學(xué)、種系發(fā)生、分了進(jìn)化和比較進(jìn)化基因組學(xué)等方面的研究。線(xiàn)粒體編碼基因不能獨(dú)立完成氧化磷酸化產(chǎn)生ATP的過(guò)程，細(xì)胞核通過(guò)各種轉(zhuǎn)錄因子和輔酶因子對(duì)線(xiàn)

2、粒體基因進(jìn)行調(diào)控。本文通過(guò)長(zhǎng)片段PCR-步移測(cè)序法研究了花絨寄甲線(xiàn)粒體基因組全序列，得到了其序列全長(zhǎng)并對(duì)其所包含的分子生物學(xué)信息進(jìn)行了詳細(xì)分析;在線(xiàn)粒體基因組全序列的基礎(chǔ)上，研究基于COXI基因的不同種群花絨寄甲的種群遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳差異;利用花絨寄甲轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，對(duì)調(diào)控線(xiàn)粒體生物合成的AMPK基因和PGC-1α信號(hào)通路基因進(jìn)行了篩選、鑒定和實(shí)時(shí)定量表達(dá)分析。分析結(jié)果如下:
　　1)花絨寄甲線(xiàn)粒體基因組全長(zhǎng)序列為15878bp(Gen

3、Bank:KF811054.1)，由13個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因(PCGs)、22個(gè)tRNA基因、2個(gè)rRNA基因和非編碼區(qū)（D-loop環(huán)）組成的。除了COⅠ基因擁有非規(guī)范的起始密碼子，其他PCGs均以ATN密碼子起始并以TA(A)或TAG密碼子終止。rmL和rmS的二級(jí)結(jié)構(gòu)分別由48個(gè)螺旋（包含四個(gè)新提出的螺旋）和35個(gè)螺旋（包含兩個(gè)新提出的螺旋）構(gòu)成。除trnS1(AGN)因缺少二氫尿嘧啶臂（DHU臂）不能形成穩(wěn)定的莖-環(huán)結(jié)構(gòu)外，其余21

4、個(gè)tRNAs均能折疊成典型的三葉草型二級(jí)結(jié)構(gòu)。運(yùn)用蛋白質(zhì)編碼基因的核苷酸和氨基酸數(shù)據(jù)集分別分析物種間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系結(jié)果表明，花絨寄甲屬于鞘翅目扁甲總科的寄甲科，與形態(tài)學(xué)分類(lèi)結(jié)果一致。為探索種群遺傳結(jié)構(gòu)、種系鑒定以及花絨寄甲的進(jìn)化和種系發(fā)生提供有效的分子生物學(xué)基礎(chǔ)信息。
　　2)通過(guò)COXI基因研究不同寄主花絨寄甲種群的遺傳學(xué)關(guān)系，共得到具有51個(gè)核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)的26個(gè)單倍型，種群間遺傳多樣性指數(shù)較低，遺傳變異主要發(fā)生在種群內(nèi)部。

5、種群間存在較低的遺傳分化系數(shù)和較高的基因流動(dòng)，表明種群間的基因交換明顯。共有單倍型DH01是祖先的單倍型，其他單倍型通過(guò)不同的突變從其進(jìn)化而來(lái)。在五個(gè)種群之間，特別是在群體AG、MA和MR之間基岡交換程度較高，表明在野外這些種群之間可能存在交叉混合。為花絨寄甲遺傳差異提供了理論基礎(chǔ)，同時(shí)也為有效利用天敵進(jìn)行生物學(xué)防治提供了分子生物學(xué)佐證。
　　3)通過(guò)花絨寄甲轉(zhuǎn)錄組文庫(kù)篩選和RACE擴(kuò)增，得到3條花絨寄甲AMPK基因的cDNA序列

6、全長(zhǎng)。系統(tǒng)發(fā)育分析表明，花絨寄甲AMPK亞基與其他昆蟲(chóng)相應(yīng)序列的同源性較高，尤其與鞘翅目的赤擬谷盜的同源性達(dá)到85％以上。通過(guò)實(shí)時(shí)定量qPCR，發(fā)現(xiàn)在不同處理?xiàng)l件下均檢測(cè)到AMPK基因的表達(dá)，且表達(dá)水平存在顯著的差異性。3條AMPK基因均表現(xiàn)為在雄性生殖系統(tǒng)和脂肪體中表達(dá)相對(duì)較高;在一齡幼蟲(chóng)和蛹中的表達(dá)量較高;隨著花絨寄甲存活時(shí)間的延長(zhǎng)，各基因的表達(dá)有明顯的上升趨勢(shì)，可能與其應(yīng)對(duì)環(huán)境變化和緩解衰老有關(guān);在不同脅迫條件下，各基因在雌成蟲(chóng)中

7、的表達(dá)量均高于雄成蟲(chóng)，隨著處理時(shí)間的增加表現(xiàn)出先上升后降低的趨勢(shì)，顯示AMPK基因在昆蟲(chóng)變態(tài)發(fā)育、壽命延伸和應(yīng)激過(guò)程中發(fā)揮重要作用。
　　4)從花絨寄甲轉(zhuǎn)錄組文庫(kù)和線(xiàn)粒體基因組中篩選出PGC1-α、NRF1、mtTFA、COXI和ATP6基因，5條基因的氨基酸序列均表現(xiàn)出與其他物種相應(yīng)氨基酸序列的同源性較高。實(shí)時(shí)熒光定量qPCR結(jié)果表明，5個(gè)線(xiàn)粒體合成基因的表達(dá)存在顯著的組織特異性和蟲(chóng)態(tài)特異性:在花絨寄甲雄性生殖系統(tǒng)和脂肪體中的表