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《陕西师范大学》 2011年
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基于COⅡ&18S rDNA基因序列的蝗总科部分种类的分子系统学研究

魏秀娟  
【摘要】:蝗总科是直翅目昆虫中最大的一个类群,其种类多,分布广,且有许多种类是农牧业生产的重要害虫,有着非常重要的经济意义。关于蝗总科(Acridoidea)昆虫的科级分类的问题,一直存在着争议,其也是直翅目(Orthoptera)昆虫系统发育研究中的一大热点。 蝗总科各科之间的系统发育关系,长期以来前人从各个层面上都做过一些研究,如形态学、细胞学和分子生物学等方面,但是总体来说研究的还不够深入,依然存在着很多的分歧。到现在为止,人们对此的划分依然没有达成共识。国内外大多数学者都是要么选用线粒体基因进行研究,要么选用核基因进行研究,而却很少把两者结合起来进行研究。鉴于这样的情况,本研究以此为切入点采用了PCR产物纯化后直接测序的方法,测定了蝗总科3科17属23种的COⅡ基因682bp全序列和18SrDNA 1803bp全序列,并以蜢总科的Stiphra robusta,蚱总科的Tetrix japonica;和Tetrix grossus作为外群,使用软件CLUSTALX1.81进行的序列比对,MEGA4.1进行的序列组成性分析,并通过g1和PTP检验等方法对数据集的系统发育信号进行了检测。在PAUP4.0中采用的最大简约法(MP法)、邻接法(NJ法)和最大似然法(ML法),以及在MrbayesV3.1.2中采用的贝叶斯系统发育推论法(BI)重新构建蝗总科3科17属23种的系统发育树。最终得出如下结论: 1.线粒体基因(COⅡ)682个位点中变异位点329,占48.2%;碱基A+T的平均含量是70.5%(则其G+C是29.5%),具有明显的A+T偏向性。核基因(18S rDNA)1803个位点中变异位点仅仅43个,占2.4%;碱基A+T的平均含量是47.8%,可以看出核基因的序列组成明显不同于线粒体基因的序列组成。 2.线粒体基因(COⅡ)转换与颠换的比值是0.98,即碱基的转换与颠换基本相同;碱基的转换主要发生在T与C之间,碱基的颠换主要发生在T与A之间。核基因(18S rDNA)碱基转换略大于颠换。通过碱基替换饱和性分析表明两者均没有饱和趋势,均可用于系统发育分析。 3.研究的23种蝗总科昆虫中,线粒体基因(COⅡ)的遗传距离介于0.001和0.226之间,核基因(18S rDNA)的遗传距离介于0.000和0.008之间,而且通过计算平均值等判断分析的序列有很强的保守性。 4.线粒体基因(COⅡ)进行PTP检验,结果显示P值等于0.01,显著小于0.05;进行树长分布分析(即g1检验)认为g1值具有统计学显著性;同样对核基因(18S rDNA)进行PTP检验和g1检验,结果显示线粒体基因(COⅡ)和核基因(18S rDNA)都具有强烈的系统发育信号。 5.采用三种方法对线粒体基因(COⅡ)、核基因(18S rDNA)以及联合基因(COII18S rDNA)三个数据集分别构建MP、NJ、ML和BI树,经过综合分析得出如下结果:(1)从构建的系统发育树中可以看到,锥头蝗科和癞蝗科有的各成为单独的一支,有的聚在一起形成姊妹群,这和传统的分类方法相比存在分歧。因此,锥头蝗科和癞蝗科的系统发育关系还有待探讨。(2)从构建的系统发育树中可以看到,除了斜翅蝗属,剩下的斑腿蝗科种类均聚在一起形成单系群,即大多数的斑腿蝗科聚在一起形成单系群。(3)四种方法所构建的系统发育树在拓扑结构上差异不大,在一定程度上能相互支持,而且除了置信度有偏差外,大斜翅蝗和广东斜翅蝗,大斑外斑腿蝗和短角外斑腿蝗,四川凸额蝗、长翅凸额蝗和小凸额蝗,白纹翘尾蝗、北极翘尾蝗和宁安翘尾蝗均能稳定的聚在一起,与系统学的分类结果达到一致,说明了本次的基因建树结果可以和传统分类的形态学手段相互印证,再次证明了分子系统学可以和其他方法一样具有分类的功能。通过对有代表性的样本大小的多基因的评估,就能推出种群和近缘种间的系统进化关系。 本研究基于线粒体基因和核基因对蝗总科3科17属昆虫的系统发育关系进行了探讨,其在一定程度上能为蝗总科的科级分类问题提供一些依据,有助于完善我国蝗总科昆虫的系统学研究。对于这个问题在以后的研究中还需进一步的完善,比如可以增加序列的长度,也可以增加标本的数目及种类,以便使其更有代表性,从而使得出的结果更可靠。
【学位授予单位】:陕西师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:Q969

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【参考文献】
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