基于四种基因的蝇科分子系统学研究

摘要

世界上蝇科种类约有4500余种，我国蝇科如今记录数目超过60个属、1275种，约占世界种类1/4以上。蝇科昆虫是重要的卫生昆虫，对其进行包括系统学等多方面的研究是十分重要的。本文通过选取细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ(COⅠ)、Ⅱ(COⅡ)及16S rDNA基因和核基因18S rDNA四种基因作为分子标记，对蝇科的系统发育关系进行进一步探讨。
　　 提取了蝇科7亚科12属37种的基因组总DNA，从GenBenk下载蝇科12种的COⅠ、COⅡ与蝇科1种的16S rDNA和18S rDNA基因。从而获得了长度1506bp的COⅠ基因序列39条；获得长度为666 bp的COⅡ基因序列39条；获得长度为529 bp的16S rDNA基因序列38条；获得长度为1915 bp的18S rDNA基因序列38条。然后测定了丽蝇科的大头金蝇和绯颜裸金蝇的四种基因序列做外群。利用ClustalX1.83、MEGA4.0、PAUP4.0等系统发育软件对DNA序列的碱基组成、碱基替换、遗传距离等进行分析，碱基替换饱和性分析表明要分析的序列具有较强的系统发育信号。采用最大简约法(MP)、邻接法(NJ)、最大似然法(ML)等对COⅠ、COⅡ、16S rDNA和18S rDNA数据集以及四种基因的联合数据集进行蝇科的系统发育关系重建。最后得出了如下结论：
　　 1、蝇科种类的COⅠ、COⅡ和16S rDNA基因片段都表现出明显的A+T含量偏向性(大于70.0％)，而18S rDNA基因的A+T含量与G+C含量相差不大。转换和颠换比(TS/TV)与遗传距离具有依赖性，线粒体基因转换频率明显小于颠换，而核基因转换频率明显大于颠换。
　　 2、采用NJ、MP和ML分别构建COⅠ、COⅡ、16S rDNA、18S rDNA和联合基因5个数据组的系统发育树，在得到的15个系统树中，同一基因不同建树方法相差不大，而不同基因构建的系统树有明显区别，说明所选目的基因片段适合不同的分类群及分类单元。COⅠ和18S rDNA基因建树效果最好，COⅠ在属级水平分类效果较好，而18S rDNA能很好区别亚科阶元，COⅡ分析结果较凌乱。总体来说，所研究的各个亚科之间的系统关系可以表示为(((Muscinae，Stomoxyinae)、Azeliinae)、((Reinwardtiinae、Atherigoniae)、(Mydaeinae、Coenosiinae)))。
　　 3、本研究不同建树方法都支持将Stomoxyinae作为一个族置于Muscinae中；支持Reinwardtiinae与Atherigoniae具有较近亲缘关系；支持Mydaeinae与Coenosiinae具有很近亲缘关系，但不支持将二者分为两个亚科。
　　 4、本研究结果显示，各个亚科或族的种属基本都能很好聚集到一起。支持Musca为进化上一个单系，其中M. sorbens和M. larvipara为姊妹群，M. ventrosa与Musca其它种类相距较远；无论何种建树方法，都支持将Acr.orientalis所在的Acritochaeta从Atherigona分离出来；各种方法对4种基因的分析显示了M.xanthomelaena，M. convexifrons和M.fletcheri在系统发育上的血缘关系。Sy.nudiseta在COⅠ的NJ和ML树及18S rDNA的ML树中，均与Atherigoninae相聚，这可能是由于环境压力造成的趋同进化的结果。
　　 总体来说，本文研究结果与国际上公认的蝇科八个亚科(Achanthipterinae，Atherigoninae，Azeliinae，Cyrtoneurininae，Coenosiinae，Muscinae，Mydaeinae和Phaoniinae)的分类地位相符合，结果大多支持范滋德(2008)的亚科分类系统。研究表明，所选四种基因能很好解决蝇科高级阶元的系统发育关系。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一部分前言

1蝇科研究现状

2昆虫线粒体基因与核基因

3昆虫分子系统学

4本研究的目的与意义

第二部分实验材料与方法

1实验材料

2实验方法

3实验数据处理与分析

第三部分实验结果与分析

1基因组总DNA的提取、PCR扩增及序列的测定

2 COⅠ基因序列分析

3 COⅡ基因序列分析

4 16S rDNA基因序列分析

5 18S rDNA基因序列分析

6四基因联合序列分析

7蝇科系统发育树构建

第四部分分析与讨论

1取样

2目标基因序列的获取

3分子标记的选择

4建树方法的选择

5建树结果分析

第五部分总结

参考文献

附 录

致谢