拟钉螺亚科部分种类分子系统发育研究

【摘要】： 拟钉螺亚科(Triculinae)隶属腹足纲(Gastropoda)、圆口螺科(Pomatiopsidae)。现有120余种，分布于东南亚和中国南部地区。我国已报道50余种。其中拟钉螺、新拟钉螺、罗氏螺可作为中华血吸虫、湄公血吸虫、马来血吸虫和多种并殖吸虫的中间宿主。既往对拟钉螺主要依据螺壳外形和齿舌特征等进行分类，近年从分子系统学方面有一些报道，但目前国内外对拟钉螺亚科的系统学研究还非常少。本研究以线粒体COI、16S rRNA基因和核28S rRNA基因及转录间隔区ITS1为分子标记，对中国拟钉螺亚科部分种类的系统发生关系进行重建，为拟钉螺亚科的系统学研究提供分子依据。 本研究采用PCR扩增及扩增产物直接测序法测定了中国6省11地十余种拟钉螺标本的线粒体和核基因组COI、16S rDNA、28S rDNA、ITS1四基因片段，并加入GenBank中已有的拟钉螺序列及外对照。对四个基因序列片段的碱基组成、替换饱和以及系统发育信号进行分析后，利用CLUSTAL X 1．83和Mfold软件以默认参数分别进行序列全局比对和ITS1序列的二级结构预测，用PAUP(4．0b10)软件分别以最大简约法(MP)、最大似然法(ML)和邻接法(NJ)对各独立和联合数据集分别构建系统进化树并比较进化树的拓扑结构，得出以下结论： 1．15种拟钉螺线粒体基因COI、16S rDNA和核基因28S rDNA变异位点分别有35．6％、31％、14％，且COI和16S具有线粒体的高A+T含量特点，分别为70％和66％，28S不同，A+T含量为41％。12种拟钉螺ITS1片段序列变异较大，为1．2～56．8％，平均A+T含量为51％。湖北省7种拟钉螺除十堰和洪山拟钉螺外，其余5种序列差异均在5％以下。向氏与秉氏拟钉螺COI序列有3个碱基差异，16S和28S rDNA分别仅有1个碱基差异，ITS1序列有5 bp差异，序列相似度均达99％以上。 2．对COI、16S和28S三序列的替换饱和分析发现仅16S出现了替换饱和，COI及28S均没有明显的替换饱和。ILD检验结果表明仅16S和28S之间有显著不相合性，其余两两序列，及三序列和四序列之间均有较好的相合性，分析表明不相合性主要由16S引起，但不是由于序列本身可能是由信号噪音引起，可以进行序列联合分析。 3．二级结构预测结果显示拟钉螺ITS1序列二级结构为一开放的分支环和四个茎区构成的结构域，二级结构具有保守性，且3’端比5’端更为保守。 4．采用三种方法对三独立数据集分别构建进化树，比较三数据集与联合数据集所建树，三数据集各种方法所建树与联合数据集进化树拓扑结构存在一定的差异，但都支持大多数的分支关系。分别对三序列联合数据集和二级结构校正比对的ITS1序列构建进化树，进化树拓扑结构近似，分支支持值高。结果表明：1)数据集联合分析后增强了系统发育信号，抗噪音干扰能力加强。因此认为联合数据集更能反映真实的系统进化关系。2)二级结构对一级序列的比对具有重要意义。 5．拟钉螺亚科系统发育分析显示拟钉螺亚科为单系群，其中福建省、广西省拟钉螺和浙江γ拟钉螺位于一分支，其余9种(湖南、四川和湖北省)聚为一支。湖北省内5种(神农架、郧县、兴山、秉氏和向氏)和(湖北十堰-四川绵竹)两支始终具有较高的分支支持值。 本研究初步提示：福建、广西武鸣和浙江三省拟钉螺关系较近，而湖南、四川和湖北拟钉螺亲缘关系较近，这一进化关系与地理分布大致相同；湖北省西部5种拟钉螺的亲缘关系极近，似为一种群复合体；向氏与秉氏拟钉螺应归为同种。