长颚斗蟋和迷卡斗蟋遗传差异分析

【摘要】长颚斗蟋和迷卡斗蟋是直翅目蟋蟀科斗蟋属的两种蟋蟀,常栖息于野外地面、土堆、草丛和石块中,掘洞或利用现成的瓦砾缝隙栖息,取食植物的茎、叶、种实和根部,是农业上的害虫。研究两种蟋蟀的遗传差异对于揭示两种蟋蟀进化机制,分类鉴定及病虫害防治等具有重要意义。两种蟋蟀个体形态相似,通过观察形态研究遗传差异易产生误差。本论文从分子生物学角度出发,对长颚斗蟋和迷卡斗蟋的线粒体DNA16SrRNA、COⅠ、Cytb基因部分序列进行了遗传差异分析,获得如下结果：(1)通过PCR扩增出的长颚斗蟋16SrRNA基因部分序列长度为503bp。A、T、C、G的平均含量分别为33.1%,36.0%,10.3%,20.6%,A+T碱基含量为69.1%。迷卡斗蟋16SrRNA基因部分序列长度为505bp。A、T、C、G的平均含量分别为33.5%,35.2%,10.7%,20.6%,A+T碱基含量为68.7%。长颚斗蟋COⅠ基因部分序列长度为640by。A、T、C、G的平均含量分别为31.1%,38.4%,19.0%,11.5%,A+T碱基含量为69.5%。迷卡斗蟋COⅠ基因部分序列长度为640bpoA、T、C、G的平均含量分别为32.1%,35.9%,20.2%,11.8%,A+T碱基含量为68.0%。长颚斗蟋Cytb基因部分序列长度579bp。A、T、C、G的平均含量分别为34.0%,34.8%,20.8%,10.4%,A+T碱基含量为68.8%。迷卡斗蟋Cytb基因部分序列长度为579bp。A、T、C、G的平均含量分别为32.4%,36.2%,21.2%,10.2%,A+T碱基含量68.6%。长颚斗蟋和迷卡斗蟋16SrRNA、COⅠ、Cytb基因部分序列A+T碱基含量均远大于C+G碱基含量,存在明显的A/T碱基偏向。(2)长颚斗蟋和迷卡斗蟋种间的16SrRNA基因部分序列存在明显差异,其中保守位点462个,变异位点43个,简约信息位点36个,自裔位点7个,种间的序列相似度约为91.5%,COⅠ和Cytb基因在种间的差异则更明显一些,COⅠ基因在长颚斗蟋和迷卡斗蟋种间保守位点有557个,变异位点83个,简约信息位点72个,自裔位点11个,种间的序列相似度约为87.0%。Cytb基因种间的保守位点有495个,变异位点84个,简约信息位点59个,自裔位点25个,种间的序列相似度约为85.5%。(3)对于种内遗传差异,长颚斗蟋种内16SrRNA基因变异位点只有1个,序列相似度为99.8%；迷卡斗蟋种内16SrRNA基因变异位点8个,序列相似度为98.4%。长颚斗蟋种内COⅠ基因保守位点有633个,变异位点7个,序列相似度为98.9%；迷卡斗蟋种内COⅠ基因保守位点有630个,变异位点10个,序列相似度为98.4%。长颚斗蟋种内Cytb基因保守位点572个,变异位点7个,序列相似度为98.8%；迷卡斗蟋种内Cytb基因保守位点563个,变异位点16个,序列相似度为97.2%。16SrRNA、COⅠ、Cytb等基因序列在长颚斗蟋和迷卡斗蟋种内均具有非常高的序列同源性。(4)根据Kimura双参数模型对长颚斗蟋和迷卡斗蟋的遗传距离进行分析,结果显示：长颚斗蟋种内不同地理种群间16SrRNA基因平均遗传距离为0.002,迷卡斗蟋种内平均遗传距离为0.011,长颚斗蟋与迷卡斗蟋的种间遗传距离在0.087～0.101之间,平均遗传距离为0.092。长颚斗蟋种内不同地理种群间COⅠ基因平均遗传距离为0.011,迷卡斗蟋种内平均遗传距离为0.011,长颚斗蟋与迷卡斗蟋种间遗传距离在0.137-0.148之间,平均遗传距离为0.141。长颚斗蟋种内不同地理种群间Cytb基因平均遗传距离为0.013,迷卡斗蟋种内平均遗传距离为0.016,长颚斗蟋与迷卡斗蟋种间遗传距离在0.122～0.132之间,平均遗传距离为0.128。遗传距离数据表明长颚斗蟋和迷卡斗蟋种内16SrRNA、COⅠ、Cytb等基因部分序列差异很小,遗传分化程度很低,同时三种基因在长颚斗蟋和迷卡斗蟋种间的遗传差异明显,远大于种内遗传差异,说明16SrRNA、COⅠ、Cytb等基因部分序列适合作为长颚斗蟋和迷卡斗蟋遗传差异分析及分类鉴定的分子标记。此外,COⅠ与Cytb基因相比于16SrRNA进化速度更快,在种内及种间的遗传差异也更为明显。(5)本研究以16SrRNA、COⅠ、Cytb基因部分序列作为分子标记,利用邻近法(NJ)、最小进化法(ME)、最大似然法(ML)和非加权配对算术平均法(UPGMA)分别构建了长颚斗蟋和迷卡斗蟋的分子系统发育树。根据分子系统发育树进行分析,NJ树、ME树、ML树和JPGM树对同一组线粒体DNA基因构建的分子系统发育树拓扑结构基本一致,即安徽蚌埠迷卡斗蟋地理种群先与辽宁大连地理种群聚集,再与山东泰安迷卡斗蟋地理种群聚集：长颚斗蟋则是广东湛江地理种群与海南海口地理种群聚集为一支,再与迷卡斗蟋聚为一支,最后是外群物种单独成为一支。不同构建系统发育树方法得到的结果基本一致,并且具有较高置信度,印证了关于长颚斗蟋和迷卡斗蟋遗传差异及亲缘关系的分析是正确的。
【作者】刘佳；
【导师】贺一原；
【作者基本信息】中南林业科技大学，植物保护，2014，硕士
【关键词】长颚斗蟋；迷卡斗蟋；16SrRNA基因；COⅠ基因；Cytb基因；遗传差异；

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