葉甲科部分種類線粒體COⅡ基因分子系統(tǒng)學(xué)研究（鞘翅目：葉甲總科）.pdf

1、葉甲科(Chrysomelidae)昆蟲(chóng)屬于鞘翅目(Coleoptera)葉甲總科(Chrysomeloidea)。其主要特征為：成蟲(chóng)一般體長(zhǎng)1.0mm～17.0mm。體形為長(zhǎng)圓、卵圓或長(zhǎng)方形。體色多樣，有的具有較強(qiáng)金屬光澤或具條帶、花斑。本科中的許多種類是農(nóng)林、蔬菜、牧草的重要害蟲(chóng)，危害植物的葉、莖及根部。葉甲作為農(nóng)牧業(yè)重要的害蟲(chóng)一直受到生物學(xué)家們的重視。生物學(xué)工作者長(zhǎng)期以來(lái)為了尋求葉甲防治方法，一直進(jìn)行著有關(guān)葉甲生物學(xué)的基礎(chǔ)研究，包

2、括系統(tǒng)學(xué)研究。在分類系統(tǒng)上，最初是集中在形態(tài)學(xué)方面，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種研究也日趨廣泛和深入。上世紀(jì)末，研究者開(kāi)始進(jìn)行一些亞顯微結(jié)構(gòu)及分子方面的研究。近年來(lái)，昆蟲(chóng)系統(tǒng)演化的熱點(diǎn)已轉(zhuǎn)入分子水平。線粒體基因組由于其特有的遺傳學(xué)特點(diǎn)，成為研究真核生物分子遺傳學(xué)、發(fā)育生物學(xué)和分子系統(tǒng)進(jìn)化的一種重要的模式體系。線粒體細(xì)胞色素C氧化酶亞基Ⅱ基因由于其分布的普遍性、序列和結(jié)構(gòu)的相對(duì)保守性而被廣泛應(yīng)用于不同分類階元層次上的分子系統(tǒng)學(xué)研究。本研究采用

3、PCR產(chǎn)物直接測(cè)序法測(cè)定了葉甲科3個(gè)亞科11屬15種昆蟲(chóng)COⅡ基因，并從NCBI下載了七種相關(guān)葉甲昆蟲(chóng)的540bpCOⅡ基因片段，利用負(fù)泥蟲(chóng)Criocerisduodecimpunctata的COⅡ基因序列作為外群序列。利用ClustalⅩ進(jìn)行序列比對(duì)，MEGA3.1進(jìn)行序列組成統(tǒng)計(jì)。并以NJ、MP和貝葉斯系統(tǒng)發(fā)育推論法分別重建系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)。得出結(jié)論如下： 1、對(duì)22種葉甲線粒體COⅡ基因序列進(jìn)行分析，COⅡ基因序列A、T、C、G

4、平均含量分別為35％、38.3％、16.1％、10.6％，A+T含量為73.3％。堿基轉(zhuǎn)換替換呈現(xiàn)T←→C偏向性；顛換的發(fā)生主要以T←→A為主，且大都發(fā)生在密碼子第三位。按葉甲科22種昆蟲(chóng)COⅡ基因540bp序列共編碼180個(gè)氨基酸，氨基酸組成中，22種昆蟲(chóng)均不含半胱氨酸(Cys)，由19種氨基酸組成，其中亮氨酸(Leu)，亮異氨酸(Lle)含量最高，反映出COⅡ基因在氨基酸組成上由一定的偏向性。 2、葉甲線粒體COⅡ基因中核苷

5、酸的替代轉(zhuǎn)換與顛換值之比R為0.8；轉(zhuǎn)換和顛換與遺傳距離呈線性關(guān)系；說(shuō)明轉(zhuǎn)換和顛換尚未達(dá)到飽和。R值表現(xiàn)了昆蟲(chóng)線粒體DNA的典型的距離依賴性。說(shuō)明兩者均顯示該數(shù)據(jù)組包含較強(qiáng)的系統(tǒng)發(fā)育信號(hào)。 3、基于COⅡ基因序列利用MEGA3.1、PHYLIP3.6a、MrBayesV3.0等軟件，采用鄰接法(NJ)、最大簡(jiǎn)約法(MP)和貝葉斯推論法(Bayesianinference)進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的重建，各樹(shù)的一致性和統(tǒng)計(jì)學(xué)支持較好，同一屬

6、內(nèi)的種間以很高的置信度優(yōu)先聚為一枝，亞科內(nèi)的不同屬間基本表現(xiàn)為單系性，且枝間分歧小于枝內(nèi)分歧。 4、跳甲亞科較螢葉甲亞科與葉甲亞科關(guān)系更為近緣。這一結(jié)論與前人在形態(tài)學(xué)、支序系統(tǒng)學(xué)、及細(xì)胞分類學(xué)的結(jié)論相矛盾。所有的系統(tǒng)樹(shù)均顯示圓肩葉甲屬與螢葉甲亞科有較近的親緣關(guān)系，這與傳統(tǒng)分類學(xué)結(jié)果相背離。筆者認(rèn)為此屬的分類地位有待于進(jìn)一步討論。 5、4種葉甲屬種類顯示出了較好的單系性。楊葉甲為該類群中進(jìn)化速度最快的種類，其次為白楊葉甲，

7、再其次為柳二十斑葉甲，進(jìn)化速率最慢、最原始的種類為柳十八斑葉甲。 6、基于蛋白質(zhì)序列利用最大簡(jiǎn)約法所建系統(tǒng)樹(shù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)有些屬(守瓜屬、金葉甲屬)的氨基酸序列與核苷酸序列進(jìn)化并不同步。 7、運(yùn)用COⅡ基因的核苷酸序列對(duì)葉甲科昆蟲(chóng)進(jìn)行系統(tǒng)研究時(shí)，各屬種間的分類關(guān)系都比較明確，得到的樹(shù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)大都一致。因此，COⅡ基因在對(duì)葉甲科科下亞科以及種屬階元的分類與進(jìn)化關(guān)系研究中，是一個(gè)有效的分子標(biāo)記。 本研究對(duì)葉甲科15種昆蟲(chóng)