基于線粒體全序列和19個核基因序列數(shù)據(jù)探討三線閉殼龜復合種的種間關(guān)系.pdf

1、三線閉殼龜復合種(Cuora trifasciata Complex)包含3個外形上較為相似的物種:三線閉殼龜(Cuora trifasciata)、金頭閉殼龜(Cuora aurocapitata)和潘氏閉殼龜(Cuora pani)。它們均分布于中國境內(nèi)(越南可能有三線閉殼龜?shù)姆植?但未得到公認)。由于自然環(huán)境的變遷和人為因素的干擾,目前已導致這3個物種均瀕臨野生滅絕,因而被列為《瀕危動物紅色名錄》極度瀕危物種(IUCN,2012)

2、。迄今,學者們雖通過形態(tài)學、少量線粒體和部分核基因的序列數(shù)據(jù)對三線閉殼龜復合種的種間關(guān)系進行過一些研究,但仍存在較多的爭議,需要用更多的數(shù)據(jù)進行補充研究,以進一步闡明。
　　本研究采用PCR和LA-PCR技術(shù),測序了三線閉殼龜?shù)木€粒體基因組全序列,結(jié)合本實驗室之前測得的金頭閉殼龜、潘氏閉殼龜?shù)木€粒體基因組全序列,比較分析了三線閉殼龜復合種的線粒體基因組DNA信息,結(jié)果顯示:三線閉殼龜、金頭閉殼龜和潘氏閉殼龜線粒體基因組全序列分別為

3、16633bp( GenBank登錄號為KC543355)、16890bp(AY874540)和16922bp(GQ889364)。均含有13個蛋白編碼基因、2個rRNA和22個tRNA及1個非編碼控制區(qū)(Control region,CR)。三種龜線粒體基因組的基因排列順序完全一致,具有典型的脊椎動物線粒體基因組基因排列特征。其中,nd6蛋白編碼基因由L鏈編碼,其余12個蛋白編碼基因均由H鏈編碼;2個rRNA均由H鏈編碼;tRNAPr

4、o、tRNAGlu、tRNASer(UCA)、tRNATyr、tRNACys、tRNAAsn、tRNAAla、tRNAGln8個tRNA基因由L鏈編碼,其余14個基因均由H鏈編碼。
　　比較分析三種龜線粒體基因組控制區(qū)(CR)的結(jié)構(gòu)特征顯示:三種龜?shù)腃R區(qū)均位于tRNApro和tRNAphe之間,長度分別為1113bp、1379bp和1402bp;均含有終止相關(guān)序列( termination associated sequence

5、, TAS)、中央保守區(qū)(central conserved sequence block, CD)和保守序列區(qū)(conserved sequence blocks, CSB);在3’末端還含有可變數(shù)目串聯(lián)重復序列(variable number of tandem repeats, VNTR),也稱微衛(wèi)星(microsatellites)序列。三種龜共有3種類型的 VNTR(TATTA、TATTATAT和 TA)。其中,三線閉殼龜含有

6、 TATTA和TA兩種,分別重復42次和7次;金頭閉殼龜和潘氏閉殼龜都含有TATTATAT和TA兩種相同類型,分別重復48次、64次和5次、2次。因為有相同類型的VNTR,推測金頭閉殼龜和潘氏閉殼龜有更近的親緣關(guān)系;從基序類型的變異看,TATTATAT和TA可能是由三線閉殼龜?shù)腡ATTA復制為TATTATATTA再進行刪減而得到,推測三線閉殼龜有著更早的起源。本文基于線粒體全序列數(shù)據(jù)計算了三線閉殼龜復合種及其近緣閉殼龜物種和外群(里海擬

7、水龜(Mauremys caspica)、烏龜(Mauremys reevesii))的遺傳距離,結(jié)果顯示在三線閉殼龜復合種中,金頭閉殼龜和潘氏閉殼龜?shù)倪z傳距離0.01109明顯小于它們與三線閉殼龜?shù)倪z傳距離0.03828和0.03005。本研究還測序了三線閉殼龜復合種及其他6種閉殼龜類物種的16個核基因序列,它們分別是 RAG-1、RAG-2、REELIN、R35、GAPDH、C-mos、HNF-1ɑ、BDNF、ADNP、AHR、FS

8、TL5、NGF、PAX1P1、ZEB2、CLOCK和TRAF基因,并結(jié)合NCBI上的BMP2、HMGB2和P26S4基因,合并比對19個核基因序列數(shù)據(jù),獲得的聯(lián)合數(shù)據(jù)長為16639bp,其中可變位點1693bp,簡約信息位點287bp?；?9個核基因中的8個內(nèi)含子聯(lián)合序列數(shù)據(jù)計算了11個物種的遺傳距離,結(jié)果顯示金頭閉殼龜和潘氏閉殼龜?shù)倪z傳距離0.00449小于黃額閉殼龜兩亞種布氏閉殼龜和圖畫閉殼龜?shù)倪z傳距離0.00591,推測金頭閉殼

9、龜和潘氏閉殼龜為亞種水平的分化。用里海擬水龜(M. caspica)和烏龜(M. reevesii)作為外群,基于線粒體全序列、8個核基因內(nèi)含子序列以及線粒體全序列和19個核基因的聯(lián)合序列數(shù)據(jù),采用最大似然法(ML)和貝葉斯法(BI)構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹。兩種方法構(gòu)建的三線閉殼龜復合種的拓撲結(jié)構(gòu)一致,金頭閉殼龜和潘氏閉殼龜親緣關(guān)系更近,它們組成的姐妹群(支持率為100％)與三線閉殼龜聚為姐妹群(支持率為100%)。金頭閉殼龜和潘氏閉殼龜分化的