孟加拉笛鲷和四带笛鲷线粒体基因组特征及分子进化研究

摘要

笛鲷属(Lutjanus)鱼类隶属鲈形目(Perciformes)笛鲷科(Lutjanidae)，是一类广泛分布于热带和亚热带的岩礁鱼类，为重要的海洋经济鱼类。本文通过Long-PCR技术，测定了孟加拉笛鲷(Lutjanus bengalensis)和四带笛鲷(Lutjanus kasmira)线粒体基因组全序列，并探讨了笛鲷鱼类mtDNA分子进化的特点，结果表明： 孟加拉笛鲷和四带笛鲷mtDNA全序列长度分别为16511bp和16514bp，均具有硬骨鱼类线粒体基因组的典型结构。都包括13个蛋白质编码基因，2个rRNA基因，22个tRNA基因，和1个控制区。在碱基组成上两种笛鲷没有出现明显的A偏倚，除了G之外，A、T、C的含量都比较接近。基因分布呈不均一性，其中轻链仅编码8个tRNA基因(Pro、Glu、Ser、Tyr、Cys、Asn、Ala、Gin)及ND6基因，其余29个基因皆由重链编码。两种笛鲷的各同源蛋白质编码基因的起始密码子和终止密码子均相同，除CO I是以GTG作为起始密码子外，其它编码蛋白基因均是以ATG起始：ND1、COII、ND3以TAG作为终止密码子，而ND4、Cyt6则以不完全的T为终止密码子，其余8个蛋白质基因的终止密码子都为TAA；22个tRNA中，除了tRNAser(AGY)基因的二级结构缺少DHU臂外，其余都为典型的三叶草结构，tRNA折叠除正常的碱基配对之外，还存在碱基U和G的错配现象。控制区是AT富集区，也是整个mtDNA中变异最大的区域。可以将笛鲷鱼类的控制区分为终止序列区、中央保守区和保守序列区三个区域，找到了终止相关的序列ETAS以及一系列保守序列(CSB-F、CSB-E、CSB-D和CSB-1、CSB-2、CSB-3)，并给出了它们的一般形式。两种笛鲷线粒体基因组全序列提交至GenBank，序列登录号为FJ171339和FJ416614。 BLAST结果表明孟加拉笛鲷和四带笛鲷线粒体基因组的绝大部分区段与GenBank中现有其它鱼类的序列有较高同源性，且与形态学分类的阶元关系吻合。基于14种笛鲷线粒体区段CO I、CO II和Cyt b基因的全序列合并成的一个组合数据集构建系统进化树，分析结果表明，孟加拉笛鲷和四带笛鲷不仅在外形上相似，在分子系统学分类上也属于亲缘关系很近的两个物种，数据表明分子进化关系与基于Allen的形态学分类系统所强调的体色、体侧带型特征相关性明显。利用线粒体DNA控制区全序列构建17种笛鲷鱼类的系统进化树。系统发育分析表明，线粒体DNA控制区序列适合于笛鲷鱼类的系统发育分析，且支持Allen关于笛鲷属的系统形态分类学观点。

目录

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第一章绪论

1生物多样性研究及其意义

2分子系统学

2.1基本原理

2.2系统树

3鱼类线粒体基因组研究进展

3.1鱼类线粒体基因组的组成和结构特征

3.2线粒体基因组与核基因组的关系

3.3鱼类线粒体基因组的遗传特征

3.4鱼类线粒体基因组的研究意义及其应用

4笛鲷鱼类线粒体DNA研究进展

4.1笛鲷鱼类简介

4.2笛鲷鱼类线粒体DNA的研究现状

5研究对象介绍

5.1孟加拉笛鲷

5.2四带笛鲷

5.3 孟拉加拉笛鲷和四带笛鲷线料体DNA研究进展

6本研究的目的与意义

第二章材料与方法

1材料与方法

1.1实验材料

1.2主要仪器

1.3试剂

2实验方法

2.1总DNA的提取

2.2 PCR引物

2.3 Long-PCR与常规PCR扩增

2.4序列拼接及全序列的分析

2.5系统进化分析

第三章结果与分析

1孟加拉笛鲷和四带笛鲷总DNA提取结果

2 Long-PCR扩增结果

3常规PCR扩增结果

4测序结果与序列拼接

5碱基组成

6基因组成与定位

7限制性内切酶酶切图谱分析

8线粒体基因组中各类基因的分析

8.1蛋白质编码基因

8.2 tRNA基因

8.3 rRNA基因

8.4 D-Loop控制区

第四章讨论

1全序列测定方法

2系统发育分析

2.1基于线粒体基因组合序列探讨笛鲷属的分子系统发育关系

2.2基于线粒体DNA控制区探讨笛鲷鱼类的分子系统发育关系

2.3基于两种笛鲷线粒体全基因组的系统发育分析

第五章结论

参考文献

致谢

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