中國蟶蚌屬的父系與母系線粒體基因組全序列及淡水蚌類系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)研究.pdf

1、淡水蚌類(雙殼綱:蚌目)廣泛分布于世界各地,是淡水生態(tài)系統(tǒng)中最重要的生物類群之一。中國長江中下游地區(qū)淡水蚌類種類繁多,主要基于貝殼形態(tài)學(xué)特征的種類鑒定使得一些蚌科物種的種名有效性仍存在爭議,屬及其以上階元的分類混亂。
　　雙殼綱中蚌目、貽貝目和簾蛤目的線粒體遺傳模式是特殊的雙重單親遺傳,存在父系和母系兩種高度分化并與性別相關(guān)的線粒體基因組,且兩種線粒體分布具有組織特異性?；诰€粒體基因組全序列的系統(tǒng)發(fā)育分析能夠增強(qiáng)系統(tǒng)樹的解析度和

2、數(shù)據(jù)置信度,適用于各階元的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。
　　蟶蚌屬(Solenaia)是亞洲特有屬,中國目前能采集到活體樣本的蟶蚌有3種且均為中國特有種,分別是龍骨蟶蚌 S. carinatus、橄欖蟶蚌 S. oleivorus以及河蟶蚌 S. rivularis。因食用需求的大量捕撈,以及人類活動(dòng)導(dǎo)致的棲息地退化、改變和破碎化,蟶蚌屬物種的分布范圍日益狹窄、種群數(shù)量急劇下降。僅基于貝殼形態(tài)或解剖學(xué)特征,蟶蚌屬屬上單元分類仍具有爭議,相關(guān)遺傳

3、信息也少見報(bào)道。
　　本研究首次報(bào)道龍骨蟶蚌、橄欖蟶蚌以及河蟶蚌的父系與母系線粒體基因組全序列,其中所測定的父系線粒體全基因組為中國淡水蚌類中首次報(bào)道。結(jié)合 Genbank數(shù)據(jù)庫中其它淡水蚌類的線粒體基因組數(shù)據(jù),進(jìn)行比較基因組學(xué)分析。首次基于線粒體全基因組對蚌目進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析,以期為淡水蚌類的分類提供強(qiáng)有力的分子證據(jù),真實(shí)反映它們的親緣關(guān)系。主要研究結(jié)果如下:
　　1.使用 LA-PCR擴(kuò)增和步移法測序,拼接獲得中國特有三

4、種蟶蚌的父系與母系線粒體基因組全序列,6個(gè)線粒體基因組全長范圍從16392 bp到17550 bp不等。線粒體基因組大小的差異主要源于非編碼區(qū)長度的不同,此外,父系線粒體 cox2比母系線粒體 cox2要長~80％。
　　2.三種蟶蚌父系與母系線粒體的基因排列有較大差異,父系或母系線粒體基因組種間無任何基因重排。與 Genbank數(shù)據(jù)庫中其他淡水蚌類的線粒體全基因組比較,父系線粒體基因組均顯示出一致的基因順序,母系線粒體基因組則存

5、在重排現(xiàn)象。與除隆嵴蚌亞科(Gonideinae)外的蚌科(Unionidae)母系 mtDNA的基因順序相比,珍珠蚌科(Margaritiferidae)母系 mtDNA發(fā)生 trnE的移位。蟶蚌所隸屬的隆嵴蚌亞科母系 mtDNA與其他蚌科動(dòng)物的相比,cox2-rrnS區(qū)域因串聯(lián)重復(fù)隨機(jī)丟失發(fā)生了重排。cox2-rrnS區(qū)域的基因重排被認(rèn)為是隆嵴蚌亞科母系線粒體基因組水平的共同衍征,該區(qū)域內(nèi) nad2與 nad3相對排列位置變化這一母

6、系線粒體基因組特征可用來客觀準(zhǔn)確的判別一些貝殼形態(tài)上相似的屬種。
　　3.三種蟶蚌父系與母系線粒體基因組表現(xiàn)出顯著的序列差異,同種蟶蚌父系與母系線粒體基因組間核苷酸序列差異超過40%(pDnt),氨基酸序列差異超過47%(pDaa),均超過父系或母系 mtDNA種間差異。母系 mtDNA種間核苷酸與氨基酸差異均要小于父系 mtDNA種間的差異。單個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因方面,cox1最為保守,atp8最不保守,COX和 CYTB基因普遍比

7、要 NADH脫氫酶亞基基因保守。
　　4.基于淡水蚌類父系與母系線粒體全基因組,使用貝葉斯法和最大似然法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹都獲得很高的數(shù)據(jù)置信度,結(jié)果表明:三種蟶蚌與尖鋤蚌、背瘤麗蚌、三角帆蚌、池蝶蚌以及日本的 Pronodularia japanensis親緣關(guān)系密切,都隸屬于隆嵴蚌亞科;父系與母系演化支互為單系群;父系比母系線粒體基因組有更快的進(jìn)化速率;支持蚌科中的珠蚌亞科、無齒蚌亞科、小方蚌亞科和隆嵴蚌亞科為單系群,系統(tǒng)發(fā)育樹