11个石蛃样本的线粒体基因组研究

11个石蛃样本的线粒体基因组研究

石炳目在昆虫纲的系统发生关系分析中处于基部,是最早分支出来的原始类群,是一种不被人们熟知的无翅类昆虫。目前,关于石蛃目的系统发生地位及单系性已经得到普遍证实,但是关于石蛃目昆虫内部各科、各亚科、各属之间的系统

发生关系及系统地理研究一直存在着争议,有待更多的分子数据对其进行深入的研究。

因此本研究是在本实验室原有研究的基础上通过增加石蛃目昆虫样本数量,对其内部系统发生关系进行更深入地研究并对中国石蛃目昆虫的扩散机制进行

初步探讨。本研究包括石蛃目昆虫中的2亚科4属的11个样本,分别是:石蛃亚科(Machilinae)中的辽宁弓长岭的高丽韩蛃Coreamachiliscoreanus、山西衡山的高丽韩蛃 Coreamachiliscoreanu、新疆喀纳斯异蛃

Allopsontus(Allopsontinus)kanasiensis、新疆新源异蛃

Allopsontus(Allopsontinus)xinyuanensis、新疆玛纳斯希蛃Silvestrichilis manasiensis;新蛃亚科(Petrobiinae)中的河北承德的希氏跳蛃Pedetontus silvstri、辽宁凤城的希氏跳蛃Pedetontussilvestri、太姥山跳蛃Pedetontustaimushanensis、霸王岭跳蛃Pedetontusbawanglingensis、大陈岛跳蛃Pedetontus dachendaoensis、重庆跳蛃Pedetontus chongqingensis。

11个石蛃样本的线粒体基因组信息全部成功获得,其基因组的长度分别是:高丽韩蛃(弓长岭)Coreamachilis coreanus 15579 bp、高丽韩蛃(衡

山)Coreamachilis coreanus 15574 bp、喀纳斯异蛃

Allopsontus(Allopsontinus)kanasiensis 15628 bp、新源异蛃

Allopsontus(Allopsontinus)xinyuanensis 15518 bp、玛纳斯希蛃

Silvestrichilis manasiensis 15542bp、希氏跳蛃(承德)Pedetontus silvestri 15747bp、希氏跳蛃(凤城)Pedetontussilvestri 15872 bp、太姥山跳蛃Pedetontus taimushanensis 15635 bp、霸王岭跳蛃Pedetontus bawanlingensis15826 bp、大陈岛跳蛃Pedetontus dachendaoensis15630 bp、重庆跳蛃Pedetontus chongqingensis 15806 bp。11 个石蛃样本的线粒体基因组均具有明显的AT偏向性,其中A+T含量最高的是凤城的希氏跳蛃(Pedetontus silvestri),为75.2%;喀纳斯异炳(Allopsontus(Allopsontinus)kanasiensis)

的含量最低,为69.0%;其他石炳样本的AT含量均在这个范围内。

这11个样本的全序列中A、T、C、G 4种碱基含量均呈现出

A%>T%>C%>G%的现象。11个样本序列G+C含量中,新疆玛纳斯、新疆喀纳斯、新疆新源三地样本的G+C碱基含量相对较高,分别为29.7%、31%和29.7%。

本研究11个样本的线粒体蛋白编码基因,多数是以ATN作为起始密码子,但也存在以TTG、GTG、TTA作为起始密码子的情况,如高丽韩蛃(2个)、喀纳斯异蛃、新源异蛃的ND2基因以TTG为起始密码子;承德的希氏跳蛃、霸王岭跳炳、

大陈岛跳炳的ND2基因以GTG为起始密码子,玛纳斯希蛃的ND2基因以TTA为起始密码子,这3种非常见情况在其他昆虫中也有报道。11个样本的线粒体蛋白编码基因,一般以TAA终止,但也存在以TAG和不完全密码子TA、T终止的情况。

结合NCBI上公开发表(10条)及本实验室原有的石蛃线粒体基因组序列(10条)共31条数据,基于13个蛋白编码基因的核苷酸数据集(G33)和氨基酸数据集(A33),构建BI和ML系统发生树进行分析,支持石蛃科、石蛃亚科和新炳亚科的

并系性。新蛃亚科中的跳炳属分为两个支系,海南跳蛃和重庆跳蛃聚为一支,在新蛃亚科中较早分支出来;其他地点的跳蛃属聚为一支,较跃蛃属后分支出来,因此

我们建议将海南跳蛃和重庆跳蛃划分为一个新属。

西藏异炳(Machilanus)亚属和哈拉乌异蛃(Kaplinilis)亚属没有和其他异蛃属聚在一起,而是分别和别的属形成姐妹群关系,因此我们建议将西藏异炳(Machilanus)亚属和哈拉乌异蛃(Kaplinilis)亚属分别提升为属级分类介元。对中国石炳目昆虫的系统地理进行研究发现,跳蛃属的分布主要集中在沿海地区,扩散机制是从南向北;跃蛃属、异蛃属无明显的扩散特点;韩蛃属的扩散类型也是从南向北。

结合古蛃亚科分布于云南地区,因此本研究认为中国石蛃目昆虫的起源中心

是云南一带,各科属的扩散是从南向北。