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缘蝽科昆虫线粒体COI基因的分子系统学研究（半翅目：异翅亚目）

作　者: 李培
导　师: 郑哲民
学　校: 陕西师范大学
专　业: 动物学
关键词: 线粒体DNA COI基因 分子系统学 缘蝽科
分类号: Q961
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


缘蝽科隶属于半翅目Hemiptera，异翅亚目Heteroptera，缘蝽次目Infraorder Pentatomomorpha，缘蝽总科Coreoidea。属世界性分布，已知250属约1800种。我国已知约63属近200种，全部为植食性。其吸取寄主的营养器官和繁殖器官的汁液，为害作物。国内外已从分类学、分子系统学、生物地理学、生物防治等各个方面对缘蝽科进行了广泛的研究。在系统学方面，缘蝽科内族间、属种间的系统发育关系一直存在着较大的争论，目前已从外部形态特征、分子生物学特征、酯酶同工酶等方面进行过探讨。线粒体编码细胞色素C氧化酶亚基I基因(COI)已成为当前动物分子系统学中应用最广泛的分子标记之一，特别是在昆虫中。本研究采用PCR产物直接测序法测定(13种)及从NCBI上下载(3种)共计缘蝽科11属16种昆虫的线粒体COI 726 bp的序列，借助系统发育分析软件，采用邻接法(NJ)、最小进化法(ME)、最大简约法(MP)、最大似然法(ML)及贝叶斯推论法(BI)五种方法探讨了缘蝽科部分种类的系统发育关系。通过分析讨论，得出如下结论：1．缘蝽科16种昆虫COI基因T、C、A、G的平均含量分别为37.0％、14.9％、33.4％和14.8％。A+T平均含量达到70.4％，G+C平均含量达到29.6％，A+T的含量明显高于G+C的含量，表现出非常强的A+T含量偏向性，同多数昆虫的核苷酸频率相一致。缘蝽科16种昆虫COI基因726 bp序列共编码242个氨基酸，由20种氨基酸组成，其中丝氨酸(Ser)、异亮氨酸(Ile)含量最高，反映出COI基因在氨基酸组成上具有一定偏向性。2．缘蝽科16种昆虫COI转换频率和颠换相同；转换主要发生在T与C之间，颠换主要发生在A与T之间。密码子第二位点的转换与颠换数目都比较小，占转换与颠换总数的5.4％和1.9％；密码子第三位的转换和颠换的频率都较高，转换频率占总数的71.4％，颠换占总数的80.4％。3．从GenBank上下载红蝽总科的Physopelta quadriguttata和猎蝽总科的Triatoma maculate作为外群，建立缘蝽科11属16种间的系统发育关系。结果显示狭义巨缘蝽族两属为一个单系群，竹缘蝽族的两个属为一单系群，缘蝽属与棘缘蝽属亲缘关系非常近。4．五种建树方法显示出了几个问题：同缘蝽族是否为一单系群，普缘蝽属为何与同缘蝽族聚在一起；瘤缘蝽属与怪缘蝽属是否应为一单系群并同归于菲缘蝽族；怪缘蝽属与黑缘蝽属(沟缘蝽亚科)关系似乎更为接近。5．运用COI基因的核苷酸序列对缘蝽科昆虫进行分子系统研究时，各属种间的分类关系都比较明确，得到的树的拓扑结构大都一致。因此，COI基因在分析种间和属间的系统发育关系时，是一个较为有效的分子标记。

全文目录


中文摘要  3-5
英文摘要  5-10
第一部分 前言  10-30
  1 缘蝽科昆虫概述  10-14
    1.1 缘蝽科昆虫简介  10
    1.2 缘蝽科昆虫的主要形态学特征  10-11
    1.3 缘蝽科昆虫的分类系统  11-12
    1.4 缘蝽科昆虫研究现状  12-14
  2 系统学简介  14-15
    2.1 系统学定义及生物系统学的任务  14
    2.2 昆虫系统学研究现状  14-15
  3 分子系统学简介  15-21
    3.1 分子系统学定义  15
    3.2 分子系统学的特点  15-16
    3.3 分子系统学的主要成就  16-17
    3.4 分子系统学序列数据的取样问题  17-19
    3.5 分子系统学常用的分析方法  19-21
  4 线粒体基因组  21-27
    4.1 线粒体简介  21-22
    4.2 线粒体的结构  22-24
    4.3 动物线粒体基因组的遗传  24
    4.4 线粒体基因组的进化  24-26
    4.5 线粒体 DNA序列分析在昆虫系统学研究中的应用  26-27
    4.6 线粒体 DNA系统学的优缺点  27
  5 COI基因  27-28
    5.1 COI基因概述  27
    5.2 国内对 COI基因的研究  27-28
  6 本课题研究的目的和意义  28-30
第二部分 材料和方法  30-36
  1 实验材料  30-32
    1.1 实验试剂  30
    1.2 实验设备与耗材  30-31
    1.3 标本的采集、固定、保存、鉴定及选择  31-32
  2 实验方法  32-34
    2.1 总 DNA提取  32-33
    2.2 DNA样品检测  33
    2.3 线粒体 COII基因部分序列的PCR扩增  33-34
  3 实验数据分析方法  34-36
    3.1 序列校对与确认  34
    3.2 序列比对  34
    3.3 序列组成分析  34-35
    3.4 COI基因序列系统发育信号检测  35
    3.5 系统发育树的建立  35
    3.6 进化树分支可靠性和置信度的检验  35-36
第三部分 结果分析  36-57
  1 基因组总 DNA提取、PCR扩增及 COI基因序列测定  36
    1.1 基因组总 DNA提取结果  36
    1.2 PCR扩增产物的检测结果  36
    1.3 PCR产物测序  36
  2 缘蝽科部分种类 COI基因序列的数据处理与分析  36-48
    2.1 序列组成分析  37
    2.2 密码子使用频率与氨基酸组成分析  37
    2.3 碱基替换分析  37-39
    2.4 遗传距离分析  39-46
    2.5 数据组系统发育信号检验  46-48
  3 缘蝽科Coreidae部分种类COI基因系统发育树构建  48-53
    3.1 最大似然法构建 ML树  48
    3.2 邻接法构建 NJ树  48-50
    3.3 最小进化法构建 ME树  50
    3.4 简约法构建 MP树  50
    3.5 贝叶斯推论  50-53
  4 分析和讨论  53-57
    4.1 缘蝽科部分种类 COI基因片段的序列组成和分子进化特征  53-54
    4.2 COI基因序列数据系统发育信号评估  54
    4.3 缘蝽科16种昆虫的系统发育关系  54-55
    4.4 五种系统发育推断方法的比较  55
    4.5 线粒体 COI基因在缘蝽科昆虫系统发育重建中的有效性  55-56
    4.6 外群的选择  56-57
第四部分 结论  57-58
参考文献  58-65
致谢  65-66
攻读硕士学位期间发表的论文  66

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中图分类: > 生物科学 > 昆虫学 > 昆虫演化与发展
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