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基于线粒体基因组全序列的鱚属鱼类系统发育研究

肖家光  
【摘要】:鳍属鱼类(Sillago)隶属于鲈形目(Perciformes)、鲈亚目(Percoidei)、鱚科(Sillaginidae),广泛分布于红海、印度洋和西太平洋沿岸,中国近海均有分布。鳍属鱼类形态和体色上非常相近,使得该属鱼类的分类一直存在诸多问题,近年来随着分子方法的成熟,越来越多的鳍属新种及隐存种被发掘。本研究以鱚属鱼类中6种常见鱼种——斑鳍(Sillago aeolus)、亚洲鳍(Sillago asiatica)、中国鱚(Sillago sinica)、少鳞鱚(Sillago japonica)、多鳞鱚(Sillago sihama)和印度鱚Sillago indica)为研究对象,在线粒体全基因组水平上诠释了6种鱚属鱼类间的遗传差异,并对其种间遗传分化程度进行了深入探讨,进而揭示6种鳍属鱼类之间的系统发育关系,为鱚属鱼类的分类及进化提供分子水平的证据。主要结果如下:1.六种鱚属鱼类线粒体基因组特征分析本研究扩增得6种鳍属鱼类线粒体基因组全长介于16493bp~17119bp之间。少鳞鱚线粒体基因组长度最长,其tRNALeu(UUR)与ND1基因间、tRNAGln与tRNAMet基因间分别包含有103bp和235bp的非编码区:亚洲鳍线粒体基因组长度最短。除少鳞鳍之外,其他5种鳍鱼蛋白质编码基因的长度均一致,少鳞鳍线粒体基因组ND2基因长9bp,ATP6基因长6bp。6种鱚属鱼类控制区长度变异较大,中国鱚线粒体控制区长度最短,为826bp;多鳞鳍线粒体控制区长度最长,为1274bp,其线粒体控制区内存在串联重复序列。本实验测定的多鳞鱚控制区重复单元为36bp,共重复8次。六者线粒体基因组均包含13个蛋白质编码基因、2个rRNA基因、22个tRNA基因和2个主要的非编码区(控制区和OL),除中国鱚外,其他5种鱚鱼的线粒体基因组排列顺序与大多数脊椎动物一致。中国鱚线粒体基因组存在着基因重排现象,其中,tRNAAla与tRNAAsn发生滑移,由正常的WANCY基因簇(tRNATrp-tRNAAla-tRNAAsn-tRNACys-tRNATyr)变为WNACY基因簇。在碱基组成上,所测得6种鱚属鱼类线粒体基因组的C的含量均最高,G的含量最低;从碱基偏倚性上,6种鱚属鱼类线粒体基因组GC含量在两条链间具明显的偏向性,且不同片段中这种偏向性的程度不同,以蛋白质编码基因密码子第三位点最为显著,而AT含量在两条链中无偏向性;在H链上,12个蛋白质编码基因、14个tRNA基因和控制区均呈现出明显的反G偏倚,但在2个rRNA基因中未检测到反G偏倚现象:在L链上,8个tRNA基因呈现反C偏倚,ND6基因同时呈现出反A和反C偏倚。密码子使用上,6种鱚属鱼类的COl基因均以GTG作为起始密码子:此外,多鳞鱚ATP6基因也使用GTG作为起始密码子,而少鳞鳍ATP6基因使用CTG作为起始密码子,其他基因均以ATG作为起始密码子;终止密码子共包含两种类型,即完全终止密码子(TAA、TAG)和不完全终止密码子(TA-、T--)。除了tRNASer(AGY)外,其余tRNA均能形成稳定的三叶草形结构,tRNA上的碱基变异多发生在环区。在控制区识别了终止序列区、中央保守区(CSB-F~-A)和保守序列区(CSB-1--3);在终止序列区中,六者的TAS重复数不同。2.基于线粒体基因组全序列的鱚属鱼类系统发育分析利用软件DAMBE对各碱基进行替换饱和性分析,结果显示6种鱚属鱼类线粒体基因组rRNA基因、tRNA基因和蛋白质编码基因的密码子第一、第二位点转换和颠换均不存在饱和现象,而蛋白质密码子的第三位点却呈现出明显的替代饱和现象。联合rRNA基因、tRNA基因和蛋白质编码基因密码子第一位点、第二位点进行系统发育分析,构建NJ系统发育树和贝叶斯(BI)系统发育树。两种系统发育树树型基本一致:多鳞嬉与印度鱚形成姊妹支,少鳞鱚与亚洲鱚形成姊妹支,两姊妹支首先聚类,然后再与中国鱚在一起,斑鱚则位于系统发育树的最外层。K2P遗传距离显示斑鱚与少鳞鳍的遗传距离最大,为0.106,多鳞鱚与印度鱚之间的遗传距离最小,为0.060。


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