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中国斑腿蝗科部分种类线粒体ND2基因及其相邻tRNAs基因的分子进化与系统学研究

陈茹冰  
【摘要】:斑腿蝗科(Catantopidae)隶属于直翅目蝗亚目蝗总科(Orthoptera:Caelifera:Acridoidea),是蝗总科中最大的科。我国已知16亚科93属,其中分布于东洋区的居多,古北区种类较少。其中中华稻蝗、日本黄脊蝗、棉蝗、短星翅蝗等种类为农业生产上的重要害虫,对它们的系统分类学研究不仅具有理论意义,同时在蝗虫防治的农业植保实践中也具有较为重要的应用价值。然而,目前国内外对斑腿蝗科昆虫的分子系统学研究还非常少。本研究以ND2及其相邻tRNAs基因序列为分子标记,对斑腿蝗科8亚科12属19种昆虫系统发育关系进行重建,为确定它们之间的系统学研究提供分子证据。 线粒体ND2基因进化速率相对较快。近年来,ND2基因在鸟类、鱼类和两栖类动物的分子系统学研究中得到了广泛的应用,充分显示出其良好的分子标记特性。然而在昆虫中,仅仅部分基因片断被用于少量分子系统发育研究。本研究采用PCR产物克隆测序法测定了19种斑腿蝗与两种癞蝗ND2基因全基因序列及4个相邻tRNAs序列(tRNA-Met,tRNA-Trp,tRNA-Cys and tRNA-Tyr)共1251bp。利用Clustal X进行序列比对,并根据tRNA二级结构对比对结果进行手工校正。去除不能准确比对的tRNA TψC环区序列与非编码序列,将序列划分为ND2数据集与tRNAs数据集。采用MEGA2.1进行序列组成统计。在PAUP~*4.0b10(PPC)中对各划分数据集与联合数据集的系统发育信号进行检验以及划分数据集相合性分析,并以MP、NJ、ML三种建树方法进行系统发育关系重建。在MrBayes V3.0中采用贝叶斯推论法进行系统发育关系重建。最后利用各种检测方法对树分支置信度进行检验,并对不同树拓扑结构进行比较。得到结论如下: 1.ND2基因除紫胫长夹蝗Choroedocus violaceiepes为1026bp外,其余种为1023bp。两个外群种在ND2序列与tRNA-Trp之间有两个间隔碱基(AC),其余各种的ND2序列和tRNA-Trp序列有两个碱基的重叠(AA)。tRNAs环区插入/缺失变异较大,比对序列长193bp。tRNA-Trp与tRNA-Cys互补序列之间有8bp的重叠。tRNA-Cys互补序列与tRNA-Tyr互补序列之间含有一段间隔序列,长度4~27bp不等。 2.疹蝗属与胸斑蝗属ND2基因的起始密码子为GTG,而其他种类的起始密码子为常见的ATG起始密码子。所有斑腿蝗科昆虫的ND2基因终止密码子为TAA,而两种癞蝗的终止密码子为TAG。


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