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鱼类寄生泡吻棘头虫的系统发育研究

作　者: 潘庭双
导　师: 聂品
学　校: 华中农业大学
专　业: 水产养殖
关键词: 古棘头虫纲始新棘头虫纲泡吻棘头虫隐藏新棘虫线粒体基因组生物地理学
分类号:
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

泡吻棘头虫是一类肠道内寄生虫,其终末宿主为鱼类。目前,全球已报道的泡吻棘头虫共有24种,在欧洲、亚洲、美洲、非洲和大洋洲都有分布。2010年7月,科研人员在我国新疆乌伦古湖(47°22’57.9"S；087°47’03.4"W)的东方欧鳊、高体雅罗鱼、鲤、鲫、丁(?)的肠道内发现了一种泡吻棘头虫,其感染率、感染强度(平均感染强度)分别为：26%、1-20(5)；60%、1(1)；100%、14-31(19)；60%、1-40(15)；25%、1-2(1.5)。经光学显微镜和扫描电镜观察,对其形态进行了详细的描述,命名为福海泡吻棘头虫。福海泡吻棘头虫躯干呈圆柱形,吻钩15-17纵列,每列9-12个吻钩；颈棒球杆状,颈部前缘、吻的后端形成一个大的球形泡；颈长与躯体长比值为0.5。两个吻腺大小几乎相等,末端逐渐变宽变粗。雄虫睾丸2个,前后排列；粘液腺6个,其后为2个粘液储存囊及1个薛氏囊；雄虫生殖系统长4.76-6.60mm(5.53),约占总体长的39-48%(42%)。卵梭形；子宫钟、子宫、阴道的长和宽分别为：378-540μm(475)×142-164μm(153)、1.93-2.40mm(2.12)×112-178μm(151)、220-428μm(336)×34-82μm(62)：雌性生殖系统长2.67-3.10mm(2.93),约占总体长的17-26%(20%)。近年来,课题组对报道于云南高原湖泊中的3种泡吻棘头虫进行采样,但均未获成功。本研究对分布于欧洲、北美以及我国的共5种泡吻棘头虫的16个不同地理种群的泡吻棘头虫线粒体基因组的序列、结构、多态性、系统发育及可能的起源与分化时间进行了分析。这16个泡吻棘头虫线粒体基因组均由36个基因组成,其中蛋白编码基因12个、tRNA22个、rRNA2个。这些基因均由线粒体同一条链转录而来,且排列方向一致。不同种类线粒体基因组的蛋白编码基因及rRNA排列顺序完全相同；但tRNA排列顺序略有不同,不同物种间有1-3个位置上的差异。泡吻棘头虫不同密码子使用频率各不相同,且同一种密码子在不同种泡吻棘头虫中使用频率亦不相同。这些泡吻棘头虫的线粒体基因组中,密码子使用最为频繁的是TTA、GGG、GTG;氨基酸使用最为频繁是Val、Leu、Gly。滑动窗口分析结果表明：完整线粒体核苷酸的多态性呈现多区域分布,atp6区域是仅次于非编码区的高变区,其次为nad2、rrnS等区域,cox3、nad1和cob部分区域亦存在较高水平的变异度。系统发育树和线粒体基因排列顺序均支持Pomphorhynchus laevis和Pomphorhynchus tereticollis是两个不同物种的观点；从英格兰采集到的P. laevis与欧洲大陆分布的P. tereticollis聚为一支,而不与欧洲大陆的P. laevis聚为一支,表明英格兰的P. laevis与P. tereticollis的亲缘关系更近；福海泡吻棘头虫与欧洲大陆P. laevis亲缘关系最近。依据松散分子钟理论,推测泡吻棘头虫最近的共同祖先存在于晚侏罗世,距今152.66Ma; Pomphorhynchus bulbocolli(?)(?)Pomphorhynchus rocci最近的共同祖先存在于晚渐新世,距今23.9Ma; P. laevis和P. tereticollis最近的共同祖先存在于早古新世,距今65.44Ma。此外,本研究还克隆了隐藏新棘虫的线粒体基因组。隐藏新棘虫是一种寄生于黄鳝肠道内的棘头虫。其线粒体基因组为双链环状,T、G、A、C含量分别为40.8%、28.8%、20.7%、9.7%。线粒体36个基因中,蛋白编码基因12个,tRNA22个,rRNA2个,所有基因均由同一条链转录。12个蛋白编码基因共由10,041个碱基组成(不包括终止密码子),编码3,347个氨基酸。3种最常使用的氨基酸分别是Val(15.84%),Gly(10.82%)和Ser(10.60%)(Serl:5.64%, Ser2:4.96%),这3种氨基酸占总氨基酸的37.26%。使用最频繁的3种密码子分别为：TTT (8.98%)、TTG (7.40%)、GTT (6.92%).22个tRNA碱基长度变化从49(trnD)至69(trnC),这包括个2个trnL和2个trnSo始新棘头虫纲的隐藏新棘虫与古棘头虫纲的Leptorhynchoides thecatus线粒体基因的排列顺序完全相同,但它们与原棘头虫纲的Oncicola luehei有2处相邻的tRNA发生了位置交换,这2处tRNA分别为trnK, trn及trnS1、trnM。系统发育表明,始新棘头虫纲与古棘头虫纲聚为一类,这一类再与原棘头虫纲聚为一大类；棘头动物门3个不同的纲聚为一类后,再与轮虫蛭态目聚为一大类,这一大类再与轮虫单巢目形成姊妹群。然而,对棘头虫不同类群的亲缘关系,以及与不同类群轮虫的亲缘关系的阐明还有待更多的研究。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-11
缩略语  11-14
第一章文献综述  14-34
  1.1. 泡吻棘头虫的种类和分布  14-21
  1.2. 棘头虫和泡吻棘头虫的的生活史  21-26
  1.3. 泡吻棘头虫对中间宿主行为及生理的影响  26-28
  1.4. 棘头虫的系统发育  28-30
  1.5. 线粒体基因组与进化速率  30-33
  1.6. 本研究的目的与意义  33-34
第二章泡吻属一新种：福海泡吻棘头虫(古棘头头纲：棘吻目)  34-50
  2.1. 前言  34-35
  2.2. 材料与方法  35-36
    2.2.1. 样本的收集  35-36
    2.2.2. 形态观察  36
  2.3. 结果  36-48
  2.4. 讨论  48-50
第三章鱼类寄生的泡吻棘头虫线粒体基因组克隆及系统发育研究  50-120
  3.1. 前言  50-51
  3.2. 材料与方法  51-61
    3.2.1. 实验标本的采集、保存与鉴定  51-52
    3.2.2. 完整线粒体基因组扩增  52-53
    3.2.3. 线粒体基因组全序列生物信息学分析  53-59
    3.2.4. 泡吻棘头虫线粒体基因组研究  59
    3.2.5. 系统发育树的构建  59-60
    3.2.6. 物种分化时间估算  60-61
  3.3. 结果  61-116
    3.3.1. 线粒体基因组序列及其特征  61-95
    3.3.2. 转换及颠换饱和性分析  95-101
    3.3.3. 中性检验  101
    3.3.4. 滑动窗口多态性分析  101
    3.3.5. 基于核苷酸和氨基酸序列的系统发育分析  101-113
    3.3.6 物种起源与分化时间  113-116
  3.4. 讨论  116-120
    3.4.1 泡吻棘头虫线粒体基因组及滑动窗口分析  116-118
    3.4.2 泡吻棘头虫系统发育树的构建  118
    3.4.3 泡吻棘头虫生物地理学研究  118-120
第四章隐藏新棘虫线粒体基因组克隆及其在系统发育研究中的应用  120-139
  4.1. 前言  120-121
  4.2. 材料与方法  121-124
    4.2.1. 实验标本的采集、保存  121
    4.2.2. 完整线粒体基因组序列的扩增  121-122
    4.2.3. 线粒体基因组全序列生物信息学分析  122
    4.2.4. 后生动物线粒体基因组系统发育研究  122-124
  4.3. 结果  124-136
    4.3.1. 线粒体基因组基本组成分析  124
    4.3.2. 蛋白编码基因密码子的使用及序列特点  124
    4.3.3. 转运RNA和核糖体RNA  124-125
    4.3.4. 非编码区  125
    4.3.5. 系统发育分析  125-136
  4.4. 讨论  136-139
参考文献  139-159
附录  159-160
致谢  160

鱼类寄生泡吻棘头虫的系统发育研究

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