两种虫草寄主蝠蛾线粒体基因组特征及系统发育研究

摘要

蒲氏钩蝠蛾和湖南棒蝠蛾属鳞翅目蝙蝠蛾科，分别为冬虫夏草及亚香棒虫草寄主，是一类有经济价值的昆虫资源。目前有关于两种蝠蛾研究主要集中于形态学、生物学、生态学等方面。本研究通过常规PCR技术测得蒲氏钩蝠蛾及湖南棒蝠蛾线粒体基因组全长，并分析其特征；基于蒲氏钩蝠蛾和湖南棒蝠蛾在内的39种已知鳞翅目线粒体基因组所有编码基因、氨基序列及rRNA基因，构建了系统发育树。主要结论如下：
　　1.蒲氏钩蝠蛾及湖南棒蝠蛾线粒体基因组全长分别为15,064bp及15,301bp，AT含量分别为80.73％和81.85%，均包含37个基因（13个蛋白质编码基因、22个tRNA和2个rRNA）以及一个AT富含区。两种蝠蛾线粒体中，tRNAMet从tRNAIle与AT富含区之间跳跃至tRNAGln与ND2之间。
　　2.蒲氏钩蝠蛾及湖南棒蝠蛾线粒体蛋白质编码基因以多样的密码子起始编码蛋白，除两者COX1基因均以CGA起始编码，湖南棒蝠蛾ND1基因以特殊的TTG作为起始密码子外，均为鳞翅目线粒体常见的ATN类型。在两种蝠蛾中，线粒体编码基因多以TAA及单个T作为终止密码子，但蒲氏钩蝠蛾线粒体ND3基因的终止密码子为TAG。密码子使用分析发现，两种蝠蛾线粒体中，UUU(F)、UUA(L)、AUU(I)及AUA(M)这四种密码子使用率最高。就氨基酸而言，Cys氨基编码数量最少，在两种蝠蛾中均仅占0.75%。
　　3.两种蝠蛾22个tRNA长度为59-74bp，AT含量约为84%，高于整体水平。在这些tRNA基因中，除tRNASer（AGN）外，均可折叠成三叶草结构。这些tRNA二级结构中碱基错配普遍存在于二氢尿嘧啶臂、氨基酸接受臂、反义密码子臂及TΨC臂上，蒲氏钩蝠蛾及湖南棒蝠蛾分别存在16处和12处错配。
　　4.蒲氏钩蝠蛾及湖南棒蝠蛾线粒体AT富含区长度分别为287bp及368bp，AT含量高达92.33%、93.21%。在蒲氏钩蝠蛾线粒体AT富含区中存在2个串联的长为119bp的重复序列和3处8bp长的Poly-A结构；而湖南棒蝠蛾AT富含区中存在4处Poly-T、1处Poly-A以及（TA）9、（AT）6和（AT）8三处微卫星结构。这些结构都被认为普遍存在于鳞翅目昆虫AT富含区。
　　5.蝙蝠蛾科已知的四种蝠蛾（蒲氏钩蝠蛾、湖南棒蝠蛾、人支钩蝠蛾、云南无钩蝠蛾）线粒体全长同源性极高，均达89%以上，在COX1、ATP6、ND5等众多蛋白质编码基因处可发现存在用于区分冬虫夏草寄主蝠蛾与亚香棒虫草寄主蝠蛾的标签序列，可用于虫草鉴定研究。
　　6.基于线粒体所有编码基因核苷酸序列、氨基序列及2个rRNA序列所建四种系统树显示蝙蝠蛾总科四种蝠蛾单独聚为一支，且其分支节点靠近进化树根部，证实该总科属于更为原始的一个类群。巢蛾总科、卷蛾总科与鳞翅目其它昆虫亲缘关系较远，其在系统树所处位置在蝙蝠蛾总科内侧，而在螟蛾类昆虫外侧。四种系统发育树中，除MP树显示弄蝶总科弄蝶科先与粉蝶科汇成一支外，余下三种系统发育均表明凤蝶总科系统发育关系为（凤蝶科+（弄蝶科+（粉蝶科+（蛱蝶科+（蚬蝶科+灰蝶科））））），这与传统蝶类分类系统矛盾。而螟蛾总科与（夜蛾总科+（尺蛾总科+蚕蛾总科））形成姊妹群，该结构在多数报道中均被验证。

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第1章 前言

1.1 蒲氏钩蝠蛾及湖南棒蝠蛾研究概述

1.2 鳞翅目线粒体概述

1.3 研究目的与意义

1.4 本文研究内容

第2章 蒲氏钩蝠蛾及湖南棒蝠蛾线粒基因组序列扩增与分析

2.1 实验材料与方法

2.2 结果与分析

2.3 小结与讨论

第3章 基于线粒体基因组编码序列及rRNA基因对鳞翅目系统发育系的探讨

3.1 材料与方法

3.2 结果与分析

3.3小结与讨论

第4章 结论与展望

4.1 结论

4.2 本研究不足之处

4.3 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间科研成果及获奖情况