海南岛三种松鼠科物种的分子分类学厘定及mtDNA全基因组结构特征分析

摘要

松鼠科(Sciuridae)隶属于哺乳纲(Mammalia)、啮齿目(Rodentia)，广泛分布于世界各地，全世界共计51属约278种。松鼠科物种系统演化关系尚不够清晰，科内部分物种分类学地位存在诸多争议，如海南鼯鼠(Petauristahainana)是否是独立物种存在不同观点等。动物线粒体基因组在研究动物系统演化上具有独特的特点，被广泛用于基因组结构、功能和系统演化关系研究。本研究采用PCR扩增方法，得到本科分属于3个属的海南鼯鼠(Petauristahainana)、中印飞鼠(Hylopetesphayreielectilis)和红颊长吻松鼠(Dremomysrufigenis)等3物种的线粒体基因组全序列，并对序列进行了组装和注释。结合GenBank上已公布的本科另外3属物种松鼠(Sciurusvulgaris)、小飞鼠(Pteromysvolans)和喜马拉雅旱獭(Marmotahimalayana)线粒体全基因组序列，对松鼠科6个物种的线粒体基因组全序列结构进行了分析，发现它们具有相似的结构，都包含13个蛋白质编码基因，22个tRNA，2个rRNA和两段非编码区。蛋白质编码基因ND6和8个tRNA基因由轻链编码，其他基因都由重链编码。线粒体全基因组的A+T含量都大于G+C含量，说明全基因组碱基具有一定的偏倚性。除了tRNA-SerAGY缺少二氢尿嘧啶臂(DHUarm)外，其他tRNA都能形成典型的三叶草型结构。非编码区分为两段，其中控制区(D-loop区)分为三个区，即延长终止区、中央保守区和保守序列区。
　　 本研究利用测出的三个物种线粒体基因组cytb基因并使用GenBank已公布的松鼠科其他物种cytb基因序列，构建贝叶斯树、最大似然树和邻接树，从分子水平探讨了松鼠科内物种的系统演化关系。得到结论如下:
　　 1、海南鼯鼠(Petauristahainana)不是菲律宾鼯鼠(Petauristaphilippensis)或栗背大鼯鼠(Petauristaalbiventer)的亚种，应是海南岛特有的独立种。
　　 2、分布于海南的中印飞鼠(Hylopetesphayreielectilis)，可能应该由亚种提升为独立的种:低泡飞鼠(Hylopeteselectilis)。
　　 3、海南岛的红颊长吻松鼠(Dremomysrufigenis)既不与云南的红颊长吻松鼠为同一种，也不与云南的红腿长吻松鼠(Dremomyspyrrhomerus)同种，其可能为独立种，并将其命名为海南长吻松鼠(Dremomyshainana)。
　　 4、飞鼠(flyingsquirrels)是单起源的，Steppan认为其不足以单独成为一个亚科，所有飞鼠与松鼠属(Sciurus)是姐妹群，两者应同属于松鼠亚科(Sciurinae)，飞鼠可能是由树栖松鼠进化而来。
　　 5、旱獭属(Marmota)不是单起源，M.olympus的分类地位值得深入研究;草原犬鼠属(Cynomys)在进化树上位于美洲黄鼠属Xerospermophilus亚属、Ictidomys亚属和Poliocitellus亚属之间;美洲黄鼠属(Spermophilus)是并系进化的。

目录

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摘要

第一章 文献综述

1．1 线粒体及其基因组结构特征

1．1．1 线粒体概况

1．1．2 线粒体基因组的大小

1．1．3 线粒体基因组的碱基组成

1．1．4 线粒体基因组的基因组成

1．1．5 线粒体基因组的非编码区

1．2 线粒体基因组遗传特征

1．2．1 线粒体基因组的遗传密码

1．2．2 线粒体基因组的遗传特征

1．3 线粒体基因组在系统演化研究的应用

1．4 系统进化树的构建方法

1．4．1 距离法(Distance Matrix Method)

1．4．2 最大简约法(Maximum Parsimony)

1．4．3 最大似然法(Maximum Likelihood)

1．4．4 贝叶斯法(Bayesian Inference)

1．5 松鼠科动物系统演化研究进展

1．6 本研究的目的和意义

第二章 材料和方法

2．1 实验材料

2．1．1 标本的采集、鉴定和保存

2．1．2 实验仪器

2．1．3 实验用品和试剂

2．2 实验方法

2．2．1 基因组DNA提取及检测

2．2．2 PCR引物设计

2．2．3 PCR扩增及产物回收纯化

2．2．4 克隆和测序

2．2．5 序列校正及拼接

2．2．6 基因定位与注释

2．2．7 系统进化树的构建

第三章 系统演化关系分析结果

第四章 系统演化关系讨论

第五章 松鼠科三种松鼠线粒体全基因组结构特征分析和讨论

5．1 海南鼯鼠线粒体全基因组

5．1．1 线粒体全基因组结构特征及其碱基组成

5．1．2 蛋白质编码基因及密码子使用

5．1．3 蛋白质编码基因氨基酸组成

5．1．4 tRNA

5．1．5 rRNA

5．1．6 非编码区

5．2 中印飞鼠线粒体全基因组

5．2．1 线粒体全基因组结构特征及其碱基组成

5．2．2 蛋白质编码基因及密码子使用

5．2．3 蛋白质编码基因氨基酸组成

5．2．4 tRNA

5．2．5 rRNA

5．2．6 非编码区

5．3 红颊长吻松鼠线粒体全基因组

5．3．1 线粒体全基因组结构特征及其碱基组成

5．3．2 蛋白质编码基因及密码子使用

5．3．3 蛋白质编码基因氨基酸组成

5．3．4 tRNA

5．3．5 rRNA

5．3．6 非编码区

5．4 讨论

5．4．1 松鼠科六物种线粒体基因组结构特征比较

5．4．2 松鼠科六物种线粒体基因组蛋白质编码基因密码子比较

5．4．3 松鼠科六物种tRNA和rRNA比较比较

5．4．4 松鼠科六物种D-loop区比较

附录

参考文献

致谢