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花金龟科（Cetoniidae）部分种类基因序列及系统发育关系研究

作　者: 方晨晨
导　师: 郭晓华
学　校: 沈阳大学
专　业: 动物学
关键词: 花金龟科基因序列分子系统学分析
分类号: Q963
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本试验研究中使用核酸测序法测定了花金龟科43条核酸序列,分别为:褐绣花金龟(Anthracophora rusticola Burmeister)、白星花金龟(Protaetia brevitarsis Lewis)、多纹星花金龟(Protaetia famelica Janson)蓝星花金龟(Protaetia impavida Janson)的Cyt b、COⅠ、16S rRNA、28S rRNA、COⅡ基因序列,华美花金龟(Cetonia magnifica Ballion)、暗绿花金龟(Cetonia viridiopaca Motschulsky)、黄粉鹿花金龟(Dicranocephalus wallichi bowringi Pascoe)的Cyt b、COⅠ、28S rRNA、COⅡ基因序列,疏纹星花金龟(Protaetia cathaica Bates)的Cyt b、COⅠ、28S rRNA基因序列,双斑短突花金龟(Glycuphana nicobarica Janson)Cyt b、COⅠ、16S rRNA、28S rRNA基因序列,小青花金龟(Oxycetonia jucunda Faldermann)Cyt b、16S rRNA、28S rRNA基因序列,自NCBI中查询下载一条Chiloloba acuta的28S rRNA基因序列。应用DNAman100软件及ClustalX 2.0软件进行拼接、校正及多重同源性比较,MEGA 4.0软件对序列组成和遗传距离进行分析,并采用Kimura-2参数模型、NJ法和MP法重建系统发育树。得到下述结论:(1)花金龟科11个种Cyt b、COⅠ、16S rRNA、28S rRNA、COⅡ基因序列长度分别为350bp、537bp、703bp、600bp、246bp,保守位点分别为226个、372个、572个、577个、156个,其中均为第二位点居高;变异位点依次为124个、165个、131个、23个、90个,第三位点的变异率最高。Cyt b基因序列中A、T、G、C的平均含量分别为36.8%、33.2%、19%、11%,其中A+T的平均含量为70.0%,G+C的平均含量为30.0%;COⅠ基因序列中A、T、G、C的平均含量分别为30.3%、35.5%、15.9%、18.2%,其中A+T的平均含量为75.8%,G+C的平均含量为34.2%;16S rRNA基因序列中A、T、G、C的平均含量分别为39.9%、34.1%、8.7%、17.2%,其中A+T的平均含量为74%,G+C的平均含量为25.9%;COⅡ基因序列中A、T、G、C的平均含量分别为34.2%、32.8%、17.8%、15.2%,其中A+T的平均含量为67%,G+C的平均含量为33%。28S rRNA基因序列中A、T、G、C的平均含量分别为25.4%、20.8%、30.4%、23.4%,其中A+T的平均含量为46.2%,G+C的平均含量为53.7%。表现出明显的线粒体及核的碱基偏好性。(2)花金龟科11个种Cyt b、COⅠ、16S rRNA、28S rRNA、COⅡ的碱基转换/颠换平均值(R值)分别为1.1、1.2、1.3、2.5、1.1。其中,Cyt b基因序列的疏纹星花金龟与多纹星花金龟的R值为2.3745,16S rRNA基因的白星花金龟与多纹星花金龟R值为2.5179,COⅡ基因的蓝星花金龟与多纹星花金龟R值为1.5731,均说明属内不同种间的R较大,亲缘关系较近,这与形态学分类结果基本相吻合。(3)花金龟科11个种Cyt b、COⅠ、16S rRNA、28S rRNA、COⅡ基因的遗传距离分别为0.0097-0.4103、0.0038-0.2340、0.0104-0.1571、0.0104-0.0223、0.0097- 0.2477。其中最小值均发生在星花金龟属内,尤以疏纹星花金龟、白星花金龟之间与多纹星花金龟之间最小,说明同属不同种亲缘关系较近。(4)线粒体Cyt b、COⅠ、16S rRNA、COⅡ基因序列中,氨基酸使用中频率最高的是Leu (亮氨酸),密码子使用频率最高的为UAA、AAA;核基因序列氨基酸使用频率最高的是Arg(精氨酸),密码子使用频率最高的是CUC。说明线粒体基因与核基因在氨基酸和密码子的使用方面有明显差异。(5)基于Cyt b、COⅠ、16S rRNA、28S rRNA、COⅡ5种基因,采用Kimura-2参数模型分别构建的11种花金龟NJ树和MP树结果显示:NJ和MP树的系统发育关系基本一致,即星花金龟属Protaetia的疏纹星花金龟、白星花金龟、多纹星花金龟、蓝星花金龟优先聚为一个分支,其次为花金龟属Cetonia的华美花金龟(长毛花金龟)和暗绿花金龟,其他属先后聚集在花金龟科支下,外群多色异丽金龟和斑股锹甲处于次外枝和最外枝。说明同属不同种亲缘关系较近,同科不同属亲缘关系次之,科间亲缘关系最远,这与传统的形态学分类结果基本吻合。说明基因序列分析是研究花金龟种属科间系统发育关系的有效方法。

全文目录

论文摘要  5-7
英文摘要  7-13
1 绪论  13-23
  1.1 花金龟科研究概况  13-16
    1.1.1 花金龟分布及形态学特征  13-15
    1.1.2 花金龟生物学特性及危害  15
    1.1.3 花金龟科分类研究进展  15-16
  1.2 基因序列在金龟总科（Scarabaeoidea）分子系统学中的应用  16-21
    1.2.1 线粒体基因和核基因的特点  17-18
    1.2.2 基因序列在金龟总科分子系统学研究中的应用  18-21
  1.3 本试验目的、意义及创新点  21-23
    1.3.1 目的和意义  21
    1.3.2 创新点  21-23
2 试验材料和方法  23-29
  2.1 试验材料  23
  2.2 试验试剂  23-24
  2.3 设备及主要耗材  24-25
  2.4 试验方法  25-28
    2.4.1 总基因组DNA 的提取  25-26
    2.4.2 总基因组DNA 凝胶电泳检测  26
    2.4.3 线粒体及核基因的PCR 扩增及测序  26-28
  2.5 数据处理与分析  28-29
    2.5.1 序列校正、拼接及多重同源比对  28
    2.5.2 序列分析及系统树的构建  28-29
3 结果分析  29-75
  3.1 总基因组DNA 提取及检测  29
  3.2 PCR 扩增、检测以及测序  29-33
    3.2.1 PCR 扩增产物的电泳结果  29-32
    3.2.2 PCR 扩增产物测序  32-33
  3.3 基因序列编辑比对  33
  3.4 基因序列特殊位点  33-36
  3.5 基因序列碱基组成百分比  36-43
  3.6 基因序列遗传距离  43-45
  3.7 碱基转换/颠换  45-49
    3.7.1 Cyt b 基因序列的碱基转换/颠换比值分析  46
    3.7.2 COⅠ基因序列的碱基转换/颠换比值  46-47
    3.7.3 16S rRNA 基因序列的碱基转换/颠换比值  47-48
    3.7.4 28S rRNA 基因序列的碱基转换/颠换比值  48
    3.7.5 COⅡ基因序列的碱基转换/颠换比值  48-49
  3.8 基因序列密码子使用频率  49-53
    3.8.1 Cyt b 基因密码子使用频率  49
    3.8.2 COI 基因密码子使用频率  49
    3.8.3 16S rRNA 基因密码子使用频率  49-51
    3.8.4 28S rRNA 基因密码子使用频率  51
    3.8.5 COⅡ基因密码子使用频率  51-53
  3.9 氨基酸使用频率  53-59
  3.10 基因序列碱基替换  59-62
  3.11 基因序列的系统发育树  62-68
  3.12 讨论  68-75
    3.12.1 试验方法及过程  68-69
    3.12.2 基因序列的选择  69-70
    3.12.3 特殊位点、碱基组成、序列变异及遗传距离  70-73
    3.12.4 氨基酸组成和密码子使用频率的讨论  73
    3.12.5 系统发育关系  73-75
结论  75-79
参考文献  79-87
在学期间研究成果  87-89
致谢  89-90

花金龟科（Cetoniidae）部分种类基因序列及系统发育关系研究

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