鹭科鸟类嗅觉受体基因OR14J1的结构与系统进化

摘要

动物嗅觉受体(Olfactory Receptor, OR)分布于嗅觉上皮而直接影响着嗅觉功能。哺乳类OR基因家族中位点相连于主要组织相容性复合体(MajorHistocompatibility Complex，MHC)的基因比例最大，且邻近MHC的最常见OR14J1基因具有与MHC相关联的作用，动物通过嗅觉选择配偶能够有利于提高其免疫力和适应性。鸟类嗅觉以往被认为较弱而没有得到重视，近年来有关鸟类嗅觉基因的研究正在开始起步。
　　本论文在设计鹭科鸟类OR14J1通用引物的基础上，扩增鹭科鸟类OR14J1片段;通过比对不同鹭科鸟类物种OR14J1基因的核苷酸序列和氨基酸序列，分析了解其基因结构;通过构建NJ系统进化树，掌握OR14J1基因在鹭科鸟类不同种类之间的系统关系，分析了解其基因拷贝状况;并试图从基因层面上探讨鹭科鸟类嗅觉与其食性等生态习性的关系;此外，本文还扩增2种鸮形目和隼形目鸟类的OR14J1基因，以初步了解该基因在涉禽类和猛禽类中的差异。上述研究有益于掌握鹭科鸟类OR14J1嗅觉基因的结构和系统发生，探讨鹭科鸟类嗅觉基因的生态适应，为今后进一步深入研究鹭科鸟类其它嗅觉基因以及其它鸟类的嗅觉基因提供基础。
　　本实验运用PCR克隆测序技术和分子系统学研究方法。所研究的鸟类有鹈形目[1]鹭科鸟类包括12个物种，黄嘴白鹭（Egretta eulophotes）、白鹭（Egrettagarzetta）、岩鹭（Egretta sacra）、牛背鹭（Bubulcus ibis）、池鹭（Ardeola bacchus）、夜鹭（Nycticorax nycticorax）、苍鹭（Ardea cinerea）、黑苇鳽（Botaurus stellaris）、黄苇鳽（Ixobrychus flavicollis）、大麻鳽（Ixobrychus cinnamomeus）、栗苇鳽（Ixobrychus eurhythmus）、紫背苇鳽（Ixobrychus sinensis）;鸮形目鸱鸮科的领角鸮（Otus bakkamoena）和斑头鸺鹠（Glaucidium cuculoides）;隼形目隼科的红隼（Falco tinnunculus）;以及鹰形目鹰科的日本松雀鹰（Accipiter gularis）和鹰雕（Nisaetus nipalensis）。主要结果如下:
　　本论文扩增出嗅觉受体OR14J1基因的鸟类包括鹭科鸟类12个物种中的11个物种、鸱鸮科2个物种中的领角鸮（Otus bakkamoena）以及隼科的红隼（Falcotinnunculus）。OR14J1基因总长度约为890bp。其测序结果进行序列拼接比对后发现，11个鹭类物种的OR14J1基因的一致性为91.95％，OR14J1基因翻译的氨基酸序列一致性为88.74％;两种猛禽的OR14J1基因的一致性为86.05％，OR14J1基因翻译的氨基酸序列一致性为80.13％。11个鹭类物种共计29个个体145条OR14J1序列（每个个体提供5条序列）构建的NJ系统进化树分析发现，OR14J1基因分为若干支，且在每一分支中的基因存在着明显物种之间的混群现象，推测鹭类OR14J1基因存在跨物种进化。针对每一个鹭类物种随机选取一个个体挑取45个克隆进行测序并构建NJ系统进化树分析，发现其OR14J1基因分为3至4支，推测每种鹭科鸟类的OR14J1基因至少存在3至4个拷贝。OR14J1基因NJ系统进化树分支在夜行性鹭类和昼行性鹭类之间或者在不同食性的鹭科鸟类之间均未形成差异。
　　总之，涉禽类鹭科鸟类大多数物种以及猛禽类鸱鸮科和隼科一些物种具有嗅觉受体基因OR14J1，鹭科鸟类嗅觉受体基因序列结构存在着高度相似，其系统发生具有跨物种进化和3-4个拷贝的特点，且未在不同生态习性的物种之间形成差异。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 鹭科鸟类简介

1．2 鹭科鸟类研究进展

1．3 分子系统学研究方法

1．4 鹭科鸟类系统学研究进展

1．5 嗅觉受体基因简介

1．6 鸟类嗅觉基因研究

1．7 OR14J1基因简介

1．8 实验目的及意义

第二章 研究方法

2．1 主要仪器及设备

2．2 常用试剂

2．3 样品采集

2．3．1 样品采集

2．3．2 采样地概况

2．4 DNA的提取

2．5 引物设计

2．6 PCR扩增及其产物纯化

2．6．1 PCR扩增

2．6．2 PCR产物分离纯化回收

2．7 分子转化克隆

2．8 数据分析

第三章 实验结果

3．1 OR14J1基因分子克隆转化

3．1．1 OR14J1分子克隆转化

3．1．2 OR14J1测序

3．2 OR14J1基因序列比对结果

3．3 OR14J1基因NJ进化树分析结果

3．3．1 鹭科鸟类OR14J1种间NJ进化树

3．3．2 鹭科鸟类OR14J1种内NJ进化树

3．3．3 猛禽OR14J1种内NJ进化树

第四章 讨论

4．1 OR14J1基因分子克隆转化分析

4．2 OR14J1基因序列对比分析

4．3 OR14J1基因NJ进化树分析

4．3．1 鹭科鸟类OR14J1种间NJ进化树分析

4．3．2 鹭科鸟类OR14J1种内NJ进化树分析

4．3．3 猛禽OR14J1种内NJ进化树分析

4．4 扩增失败原因分析

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献