中华蒙潮虫（等足目：潮虫亚目）全线粒体基因组序列结构及潮虫亚目系统发育分析

摘要

潮虫亚目是等足目中最早被描述的类群，是等足目中唯一完全适应陆地生活环境的亚目，现有物种约4300种，是等足目中最大的亚目。蒙潮虫属有17种，在亚洲均有分布，其中中华蒙潮虫Mongoloniscus sinensis(Dollfus,1901)为中国特有种。本课题组前期主要开展了中华蒙潮虫的谱系地理学和对土壤重金属污染的修复效应研究，发现中华蒙潮虫演化路线可能是从北向南扩散，发源地在中国东北平原；且中华蒙潮虫对重金属有耐受性，可能对土壤重金属污染有修复作用，有望成为土壤重金属污染的修复动物类群。为进一步挖掘中华蒙潮虫的应用价值，本文对中华蒙潮虫形态特性进行总结，归纳出该物种的关键鉴定特征，对其全线粒体基因组序列进行研究，并在此基础上分析了潮虫亚目的系统发育关系。 中华蒙潮虫关键鉴定特征是：体色呈瓦灰色；头部具钝三角形的中叶，侧叶较突出；胸背侧板的基部具白色斑；胸、腹各节的中部具三根连贯的青色纵条；背部具细小的粒状突；1-5对腹肢具伪气管。 中华蒙潮虫全线粒体基因是一个圆形环状的双链DNA分子，全长16018bp，A+T含量是75.32%；包括34个基因，与后生动物线粒体基因组中相比，缺失了3个tRNA基因，即trn-A、trn-E和trn-L1。潮虫亚目已知的全线粒体基因组结构中均有tRNA缺失，基因组保守性较差。tRNA二级结构是通常的三叶草形,tRNA-C存在DHU臂完全缺失的现象；trn-G、trn-K、trn-P、trn-S2、trn-W和trn-V缺失TΨC臂。此外，检测到4个非编码区序列，位于trn-W和cob之间。中华蒙潮虫全线粒体基因组的最大的非编码序列部分有1个重复区域（6x53bp）。基因组有18个基因的边界小基因重叠。中华蒙潮虫的线粒体基因顺序与等足目其他物种相比，4个tRNA基因有易位现象，在等足目内7个物种都有基因易位现象，表明等足目内线粒体基因顺序并不保守。 贝叶斯法（BI）和最大似然法（ML）进行系统发育分析，得到的拓扑结构基本一致。中华蒙潮虫在系统发育树中为单独的一支，较早分化出来，在潮虫亚目中最为原始；海蟑螂与寄生亚目的卵圆扁蝼蛄虾鳃虱合为一支，但支持率比较低；Trachelipus rathkii(Brandt,1833)与Cylisticus convexus(De Geer,1778)合为一支；潮虫亚目的4个物种不能聚为一支，潮虫亚目的单系性得不到支持，但由于已知的全线粒体基因组结构的潮虫亚目物种数量有限，因此准确的结果还需要更多的分子与形态数据联合论证。

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潮虫亚目是等足目中最早被描述的类群，是等足目中唯一完全适应陆地生活环境的亚目，现有物种约4300种，

中华蒙潮虫关键鉴定特征是：体色呈瓦灰色；头部具钝三角形的中叶，侧叶较突出；胸背侧板的基部具白色斑；胸

SEQUENTIAL STRUCTURE OF THE COMPLETE MITOCHONDRIAL

Abstract

Oniscidea is the earliest described isopoda, and i

The mitochondrial genome of M. sinensis is a circu

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目 录

1 引言

1.5 本文创新点

2 中华蒙潮虫形态学特性

2.6 小结

3 中华蒙潮虫全线粒体基因组序列结构

3.4 小结

4 系统发育分析

4.4 小结

5 总结与展望

5.2 展望

致 谢

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最大似然法是利用替代模型，对每个位点出现残基的似然值进行计算，对所有可能出现的拓扑结构进行似然函数计

贝叶斯分析是结合了马尔科夫蒙特卡洛方法，又保留了最大似然法的基本原理，对系统发育树较晚期的可能分布进

邻接法依据最小进化原理，不对所有可能的拓扑结构进行检验，同时给出枝长与结构。邻接法先对分类分类单元的

通过分子数据对系统发育关系进行研究，是近年来生物研究的热点与重点。在20世纪初，就有关生物间同源蛋白

欧洲西部和南部的潮虫亚目物种分类已经完成，发现物种数和地方性特有种最多的是在环地中海地区[84]，地

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缓冲液AW1和缓冲液AW2使用前的添加适当的乙醇（96-100%）；

注：测序错误率与碱基质量有关，受测序仪本身、测序试剂、样品等多个因素共同影响。对于 DNA-seq

数据整理

对样品的下机数据进行统计，包括Reads（每读取一条序列称为一个 reads）数量、碱基总数、Q30

高质量数据获取

中华蒙潮虫M. sinensis的全线粒体基因组全长16018bp [GenBank登录号：MG70

图3-1 中华蒙潮虫线粒体基因图

Fig. 3-1 Map of the mitochondrial genome of Ligia

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中华蒙潮虫的线粒体基因与其他的等足目和假设的等足目模式种的基因顺序相比出现了明显的变化。我们从等足目

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4.2 结果与分析

4.2.1最大似然法（ML）分析

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1.对潮虫亚目的物种进行更为广泛的采集，完善潮虫亚目分子数据库，对于潮虫亚目内的各科地位以及亲缘关系

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致 谢

毕业论文是对我这三年研究生学习生涯的总结，三年的时光转瞬即逝，研究生生活是我人生中最浓墨重彩的一笔，

本论文是在我的导师安建梅教授的关怀和指导下完成的。在我三年的研究学习中，老师严谨的科学态度，对学术孜

感谢生命学院为我提供的优良的学习环境，同时还提供了良好的实验条件，为我的实验的顺利进行提供了保障。也

同时也要感谢我的同门师姐李玥，对我的实验过程中的疑难问题，能够及时给予意见，对我有很大的帮助。在标本

最后我要特别感谢我的家人，感谢他们为我所付出的一切，无论是在物质上还是精神上了都给了我莫大的支持。你

实验和论文的顺利完成，需要感谢的人太多，再次向所有关心、支持和帮助过我的老师、同学、朋友们致以最诚挚

最后，向百忙之中抽出宝贵时间对本论文进行审阅和指导的各位专家、学者和教授致以最真挚的谢意！

赵婷