直翅目昆虫Ubx和Wg基因的克隆与高级阶元系统发育关系

摘要

直翅目（Orthoptera）隶属于昆虫纲（insecta）有翅亚纲（Pterygota）新翅下纲（Neoptera），包括蝗虫、蚱、蜢、螽斯、蟋蟀、蝼蛄等，全球已知25,000余种，中国已记录约2,360种。直翅目高级阶元的系统发育关系至今尚未定论，为大多数学者所接受的2 亚目分类系统也受到来自分子数据的质疑。
　　 本论文基于2个发育调控基因（Ubx和Wg）序列对直翅目高级阶元的系统发育关系进行了分析。应用PCR、RT-PCR和巣式PCR的方法，分别得到3种昆虫Ubx基因117bp和9种昆虫Wg基因549bp （gap 包括在内）的核苷酸序列。利用MEGA 软件对序列进行碱基组成、替换分析，遗传距离等。同时从GenBank下载昆虫纲以及外群甲壳动物大型溞的相关基因序列，使用MEGA、PHYLIP、MrBayes和PAUP 软件分别构建基于Ubx和Wg基因的系统发育树，结论如下：
　　 1、 Ubx基因117bp的核苷酸序列高度保守。直翅目中变异位点数13个，占11.1％，全部发生在密码子的第3 位点，均为同义突变，没有造成氨基酸序列的差异。碱基组成表现出明显的不均衡性，在直翅目类群中，密码子第3 位点的G+C 含量高达92.9％，但是密码子第2 位的G+C 含量却仅为33.4％。氨基酸组成上，不含天冬氨酸（Asp）、甘氨酸（Gly）、脯氨酸（Pro）、丝氨酸（Ser）、缬氨酸（Val）和酪氨酸（Tyr），碱性氨基酸精氨酸（Arg）的含量最高，为17.95％。
　　 2、 Wg基因包括Gap在内的549bp的核苷酸序列保守位点数为375，占68.3％，密码子第3 位的变异率最高，为56.3％，第2 位点变异率为18.0％。碱基组成表现出明显的不均衡性，在直翅目类群中，密码子第3 位点的G+C 含量高达96.8％，但是密码子第2位的A+T 含量却为52.9％。氨基酸组成上，12种直翅目昆虫涵盖20种氨基酸中，色氨酸（Trp）的含量最低，平均含量为0.56％，其次是异亮氨酸（Ile），平均含量为1.91％。
　　 碱性氨基酸精氨酸（Arg）的含量最高，为11.26％，甘氨酸（Gly）的含量次之，为11.12％。
　　 3、碱基替换饱和度分析显示，Ubx和Wg基因转换和颠换均为达到饱和。遗传距离分析均表现出直翅目类群间的遗传距离较小，而与外群的遗传距离较大。
　　 4、系统发育重建结果显示，基于Ubx基因部分序列构建的NJ 树、MP 树、ML 树以及贝叶斯树都没有很好的解决直翅目的系统发育关系问题，这可能与Ubx基因这段序列长度和氨基酸组成上的高度保守有关系。而基于Wg基因部分序列构建的NJ 树、MP 树、ML 树以及贝叶斯树都能够得到较为一致的系统发育关系：外群大型溞Daphnia magna最先从树的根部分出，整个昆虫纲聚为一支；在昆虫纲内，石蛃目昆虫作为原始的类群最早分出，有翅类群聚为一支；在有翅类群中，直翅目昆虫聚为一支，形成一个单系群，直翅目中分为2个分支，支持直翅目2 亚目的分类系统。

目录

文摘

英文文摘

声明

前 言

第一章 概述

第二章 研究内容及分析

第三章 结论

参考文献

附 录

致 谢

攻读学位期间取得的科研成果