蜻蜓目核核糖体RNA全长二级结构的比较研究

摘要

蜻蜓目（豆娘和蜻蜓），是现生有翅昆虫中最古老的类群之一，包括差翅亚目Anisoptera、间翅亚目Anisozygoptera、均翅亚目Zygoptera。其中，差翅亚目Anisoptera包括5总科11科，344属，3011种；间翅亚目Anisozygoptera包括1科1属4种；均翅亚目Zygoptera包括4总科18科，308属，2941种。蜻蜓目高级阶元的系统发育关系至今仍未解决，尤其是3亚目的系统发育地位近年来备受人们关注。此外，均翅亚目色蟌总科“Calopterygoidea”的单系性也有待进一步研究，尤其是拟丝蟌科与其近缘的山蟌科的位置较混乱还需要进一步解析。近年来，核糖体DNA（rDNA）作为分子标记已经被广泛用于蜻蜓目高级阶元的系统发育研究中去。而事实上，除了依据 rDNA序列的这种一级结构信息外，相应的核糖体RNA（rRNA）的二级结构信息可以用来校正软件自动给出的序列比对结果，并且也可以在二级结构的长度变异区段(LVRs)找寻共有衍征。
　　本研究通过总结GenBank中蜻蜓目nrDNA数据使用情况，发现蜻蜓目中同时具有18S全长、28S rDNA全长的数据并不多，仅有62条，而且都没有相应ITS的序列，因此，本研究选取蜻蜓目中，同时具有与18S全长、28S rDNA>2kb的序列共118条构建矩阵，其中包括蜉蝣目2条序列作为外群，另有8科10种数据由本研究提供。研究中首先结合序列初步比对结果，基于丽拟丝蟌Pseudolestes mirabilis全长rDNA簇的序列对蜻蜓目18S、28S rRNA二级结构模型进行重建，并根据得到的模型进一步校正序列比对结果，基于长度变异区段挖掘分子共有衍征，作为系统发育推断的新证据。研究初步得到以下结果：通过对蜻蜓目18S、28S rRNA二级结构模型重建，认为长度变异区可以作为共有衍征，包括类群特异性插入或缺失、相同的长度变异区段长度和类群特异性长度扩展。发现单系Anisoptera+Anisozygoptera中28S rDNA中可变区D2-9都具有1个碱基；18S rRNA中可变区B的5个碱基长度成为支持Zygoptera单系性的一个共有衍征；单系Perilestidae+(Lestidae+Synlestidae)在28S rDNA中可变区D2-5都有8个碱基，D3-1都有5个碱基，D5-1有9个碱基可以作为该单系的分子自有衍征；可变区D2-615个碱基的长度可以作为单系Euphaeidae+Lestoideidae的独征；蜻科Libellulidae18S rRNA可变区D都有3个碱基；大伪蜻科Macromiidae中，28S rRNA可变区D2-3也具有3个碱基的长度；春蜓科Gomphidae和澳蜻科Synthemistidae分别在可变区Da和D3-2都有4个碱基。基于18S+28S rDNA重建的贝叶斯树和ML树也支持上述衍征所在单系的可靠性。可见，尽可能多的得到蜻蜓目 rDNA的全长序列，结合二级结构和分子共有衍征两方面的证据，有望对蜻蜓目中系统发育关系不详的类群解析提供帮助。

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第一章 前言

第一节 研究背景

1.1.1 蜻蜓目概述

1.1.2 蜻蜓目高级阶元系统发育研究简况

1.1.3 nrDNA簇及nrRNA二级结构

1.1.4 核rDNA在蜻蜓目分子系统发育研究中的应用

第二节 选题意义

1.2.1 nrRNA二级结构在蜻蜓目中构建的必要性

1.2.1 分子共有衍证在蜻蜓目系统发育问题上的重要性

第二章实验材料与方法

第一节 实验材料及器材

2.1.1 类群选取

2.1.2 主要实验仪器

2.1.3 主要实验试剂

第二节 实验方法

2.2.1 实验流程

2.2.2 具体实验方法

2.2.3 PCR扩增、纯化与克隆

第三节 数据处理

2.3.1 测序结果处理

2.3.2 nrRNA二级结构的重建

2.3.3 蜻蜓目系统发育树的重建

第三章 研究结果与分析

第一节 rDNA簇的序列测定

3.1.1 序列一级信息

3.1.2 二级结构模型及分析

第二节 系统发育重建结果

3.2.1 构建系统发育树

3.2.2 系统发育分析

第三节 分子数据证据

3.3.1 长度可变区信息

3.3.2 长度变异区信息作为分子共有衍征

第四章 总结与展望

第一节 总结

第二节 展望

参考文献

致谢

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