罗伯茨绿僵菌线粒体基因组的测序及注释分析

罗伯茨绿僵菌线粒体基因组的测序及注释分析线粒体基因组因为快速进化、严格遵守母系遗传等特点已广泛应用到遗传结构与系统分类的生物学研究,是研究真菌系统进化与遗传关系的有效工具。作为昆虫病原真菌中已有普遍应用的绿僵菌属真菌(Metarhizium),其线粒体基因组数据尚不完整。

为了进一步完善绿僵菌属线粒体基因组数据,深入昆虫病原真菌遗传与进化的研究,本论文选取罗伯茨绿僵菌(Metarhizium robertsii)ARSEF 2575,采用PDA固体培养基培养、CTAB法提取总DNA,经高通量测序、PCR扩增、Sanger测序成功组装其线粒体基因组并进行注释分析,结合在NCBI上已有的麦角菌科真菌的相关数据,开展比较线粒体基因组学比较,对17种肉座菌目真菌的14个常见的线粒体蛋白的氨基酸序列进行系统发育关系的重建。结果如下:罗伯茨绿僵菌ARSEF 2575的完整线粒体基因组大小为24945 bp,包含14个常见蛋白编码基因、2个核糖体RNA基因和25个转运RNA基因,蛋白编码基因的种类和排列顺序与已经报道的麦角菌科真菌基本一致。

此外,同多数真菌相似,罗伯茨绿僵菌线粒体基因组的蛋白编码基因、tRNA 基因以及核糖体RNA基因均有明显的A+T偏好性。通过分析其蛋白编码基因密码子的3位碱基的组成,发现在密码子中,位于第1位点的A、T含量相差较小,而在第2位点的T含量明显比A多出一倍之多,第3位点的A含量是三个位点中最高的,A+T总占比达到83.4%。

在14个蛋白编码基因均以ATG起始并以TAA结束,并没有发现其他起始或终止密码子。在罗伯茨绿僵菌氨基酸组成中,亮氨酸的使用频率最高,其次为异亮氨酸、苯丙氨酸以及丝氨酸,四者共占线粒体基因氨基酸总量的42.93%。

选取数据库上已发表的肉座菌目真菌以及罗伯茨绿僵菌,基于14个蛋白质编码基因的氨基酸序列,采用最大似然法,建立系统发育树。所得拓扑结构与目前已知的肉座菌目的分类基本一致,显示Metarhizium robertsii与Metarhizium anisopliae亲缘关系最近。

比较麦角菌科真菌线粒体基因组后发现,7个麦角菌科真菌在基因间区、基因区内含子的数目、大小以及重叠区中均有不同程度的差异。本研究对罗伯茨绿僵菌完整的线粒体基因组进行了测定、拼接及注释分析,阐述了其基因组的结构组成及特征,并与已报道的14种肉座菌目真菌线粒体基因组进行比较分析,建立系统发育树。

丰富了麦角菌科真菌的线粒体基因组数据,为进一步开展昆虫病原真菌的进化关系提供一些参考。