为探究光眉刺蛾Narosa fulgens(Leech,1889)的线粒体基因组结构及刺蛾科的系统发育关系,利用下一代测序方法获得光眉刺蛾线粒体全基因组序列.系统发育分析中使用斑蛾总科16个物种作为内群,并选择木蠹蛾科和网蛾科各 1个物种作为外群,利用最大似然法和贝叶斯法重建刺蛾科的系统发育关系.光眉刺蛾的线粒体基因组包含37个基因(13个蛋白质编码基因、22个转运RNA基因和2个核糖体RNA基因)和1个非编码控制区,全长为15 296 bp(GenBank登录号:OP919326).光眉刺蛾线粒体基因组的13个蛋白质编码基因的起始密码子除cox1利用CGA开头外,其余蛋白质编码基因都是以ATN开头,终止密码子除cox2和nad4以不完整的T结尾外,其余蛋白质编码基因都是以TAA和TAG结尾.除trnS1因缺少DHU臂而形成一个简单的环,无法形成稳定的三叶草结构外,其余转运RNA基因均能形成典型的三叶草结构.rrnL的全长为1 335 bp,A+T含量为85.24％.rrniS的全长为732 bp,A+T含量为84.70％.两个方法构建的系统发育树的结果均表明:斑蛾科和刺蛾科为单系群,光眉刺蛾与龟形小刺蛾Narosa nigrisigna为姐妹群.

线粒体基因组有助于对巢蛾总科的分子进化和系统发育的理解.本研究测序、分析了Atteva charopis Turner,1903的线粒体全基因组,并基于线粒体基因组的核苷酸和氨基酸数据重建了巢蛾总科的系统发育关系.在系统发育分析中,内群取样包含巢蛾总科的 10 种昆虫,外群选择 2 个谷蛾总科Tineoidea(Phyllocnistis citrella和Caloptilia theivora)昆虫;分别利用最大似然法和贝叶斯法重建巢蛾总科的系统发育关系.Atteva charopis的线粒体基因组全长为 15 163 bp(GenBank序列号:OQ130005),包含 37 个基因(13 个蛋白质编码基因、2 个核糖体RNA基因和 22 个转运RNA基因)和一段非编码控制区.与假定昆虫的trn基因(trnI-trnQ-trnM)相比,该线粒体基因出现了trn基因重排(trnI-trnM-trnQ).两种不同的系统发育分析方法构建的系统发育关系树显示,潜叶蛾科、Praydidae和斑巢蛾科为单系群,而菜蛾科为非单系群,斑巢蛾科和Praydidae亲缘关系较近,Atteva charopis与Atteva aurea形成姐妹群.本研究结果可为深入研究巢蛾总科的系统发育提供线粒体基因组数据.

[目的]探讨东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis Wnt基因家族中WntA编码蛋白序列特征及其在胚胎发育阶段的时空表达谱,为进一步开展LmmWntA的功能研究及挖掘东亚飞蝗其他Wnt基因家族成员奠定基础.[方法]PCR克隆并利用邻接法(neighbor-joining,NJ)鉴定东亚飞蝗Wnt基因家族基因LmmWntA;通过同源序列多重比对分析LmmWntA氨基酸序列特征;利用整胚原位杂交技术对LmmWntA在东亚飞蝗产卵后(after egg laying,AEL)发育至12,24,35,46,56和65 h以及3,3.5,4,4.5,5,5.5,6.5,8,8.5,9.5和11 d共17个连续胚胎发育阶段进行转录信号筛查.[结果]克隆获得东亚飞蝗LmmWntA(GenBank登录号:MW052768),CDS全长1 101 bp,编码336个氨基酸;LmmWtnA与头索动物、昆虫、有爪动物及环节动物WntA蛋白共同聚为WntA亚家族单系群;LmmWntA中段和C端与比对物种WntA蛋白序列保持了较高同源性,仅在N端信号肽区域出现差异,LmmWntA与膜翅目(Hymenoptera)西方蜜蜂Apis mellifera AmWntA蛋白聚为姊妹群,氨基酸序列一致性为59.05％.LmmWntA最先表达在东亚飞蝗35 h AEL胚胎期末端生长区并在该区域持续表达至4 d AEL胚胎期,同时在新生体节每节腹部形成条纹状表达;在46 h AEL胚胎期视叶后半区持续表达至8.5 d AEL胚胎期,该区域未来发育成复眼;在56 h AEL胚胎期脑持续表达至5.5 dAEL胚胎期;在65 hAEL胚胎期每节腹部的条纹状表达信号逐渐转移至腹中线两侧,在触角基部有明显的表达信号;在5.5 d AEL胚胎期表达信号进一步转移至腹神经;从3 d AEL胚胎期开始在腹侧体节远轴端表达,后期转移至上颚、足关节及末端;伴随4.5 d AEL胚胎末端开始内陷形成肛道,LmmWntA在内陷肛道的腹面及前端表达,最多内陷至腹部第7体节;至9.5 d AEL胚胎期时LmmWntA在翅芽盘处表达.[结论]LnmWntA在东亚飞蝗胚胎发育阶段动态表达,推测LmmWntA参与东亚飞蝗胚胎后端体节生长、神经系统(脑和腹神经)、复眼、触角、消化系统后端(肛道)、颚、胸部附肢(足和翅)等重要组织和器官的发生和形成.本研究结果为进一步开展LmmWntA功能缺失研究奠定发育生物学基础.

目的 以桔梗Platycodon grandiflorus为材料,分析其叶绿体基因组特征,探究不同地区桔梗叶绿体基因组的差异及桔梗科其他物种的系统发育关系.方法 利用Illumina NovaSeq测序平台对桔梗叶绿体全基因组进行测序,完成其组装、注释和特征分析,采用生物信息学方法对不同地区桔梗进行比较基因组分析和系统发育分析.结果 桔梗叶绿体基因组全长172 770 bp,呈现典型的环状四分体结构,总GC含量为38.10％,注释到139个基因,其中蛋白质编码基因95个,核糖体RNA 8个和转运RNA 36个.经序列分析鉴定出139个SSR位点,大部分重复由A和T组成.该叶绿体基因组密码子偏好性A/U大于G/C.边界分析表明,不同地区桔梗的JLA边界区域存在差异.对比不同地区桔梗叶绿体基因组序列发现21个变异区间,包括ycf1、psbC、rps18和rpoB等编码区以及rpl32-trnL、trnS-psbZ和 trnN-ycf1等非编码区.基于最大似然法(maximum likelihood method,ML)对桔梗及其他17种桔梗科植物进行系统发育分析,发现桔梗科物种形成一个单系群,各属物种聚为一束,支持率达100％.结论 桔梗科物种聚为一支与传统相符合,不同地区桔梗叶绿体基因组序列存在显著差异,为后期开展分子鉴定及群体遗传学研究提供提供科学依据.

[目的]为探究梨冠网蝽Stephianitis nashi线粒体基因组结构特征及臭虫次目(Cimicomorpha)科级水平的系统发育关系.[方法]利用高通量测序技术测定梨冠网蝽线粒体全基因组序列.选择已知的臭虫次目150个物种线粒体基因组作为内群,选择蝽次目(Pentatomomorpha)2个物种线粒体基因组作为外群,利用最大似然法(maximum likelihood,ML)和贝叶斯法(Bayesian inference,BI)重建臭虫次目科级水平的系统发育关系.[结果]梨冠网蝽的线粒体基因组(GenBank登录号:OP650254)全长为 15 045 bp,包含37 个基因[13 个蛋白质编码基因(protein-coding genes,PCGs)、22个tRNA基因和2个rRNA基因]和一段非编码控制区.13个PCGs中除nad5的起始密码子为ATC外,其余PCGs的起始密码子都是ATT,ATA或ATG;cox2和nad4l具有不完整的终止密码子T,其余11个PCGs为完整的终止密码子TAA或TAG.所有tRNA基因均能形成典型的三叶草结构.rRNA基因rrnL全长1 237 bp,A+T含量为81.08％;rrnS全长为763 bp,A+T含量为82.04％.ML和BI构建的臭虫次目的系统发育关系是基本一致的;网蝽科(Tingidae)、臭虫科(Cimicidae)、榈蝽科(Thaumastocoridae)、盲蝽科(Miridae)、丝蝽科(Plokiophilidae)、驼蝽科(Microphysidae)、捷蝽科(Velocipedidae)、花蝽科(Anthocoridae)、姬蝽科(Nabidae)、粗股蝽科(Pachynomidae)和瘤蝽科(Phymatidae)均为单系群,而猎蝽科(Reduviidae)为非单系群,网蝽科与榈蝽科和猎蝽科部分种具有较近的亲缘关系.[结论]本研究利用线粒体基因组数据重建了臭虫次目的系统发育关系,支持猎蝽科为非单系群,其他11个科为单系群,有利于更加全面对臭虫次目系统发育和线粒体基因组学的理解.

小型近鲱形类(Halecomorphi)贵州中华真颌鱼(Sinoeugnathus kueichowensis)发现于中国云贵地区中三叠世拉丁期海相地层中,曾被归入弓鳍鱼目(Amiiformes)真颌鱼科(Eugnathidae).基于模式标本和15块新标本的详细观察,对该属种进行了重新描述和分类学修订.对这些标本的研究揭示了该属种在早前研究中一些未被描述或识别错误的形态特征,包括斧状的眶前骨,两个宽大的次眶骨,上颌骨具有感觉管和三对额外肩胛骨.首次将中华真颌鱼纳入近鲱形类分支系统学研究中;结果显示,中华真颌鱼与云南罗平安尼期的复兴鱼(Subortichthys)构成姐妹群,两者与欧洲圣乔治山地区拉丁期的Allolepidotus和始真颌鱼(Eoeugnathus)一起组成预言鱼目(Ionoscopiformes)底部的一个单系群(命名为复兴鱼科).中华真颌鱼的分类学修订为了解预言鱼目的系统发育关系和古地理演化提供了新的信息.

[目的]测定和分析赭翅臀花金龟Campsiura mirabilis线粒体全基因组,并基于线粒体基因组序列探讨金龟科(Scarabaeidae)的系统发育关系.[方法]采用Illumina Hiseq X Ten测序平台,首次测定了赭翅臀花金龟的线粒体全基因组序列,并对其基因结构特点和碱基组成进行分析.结合GenBank中已公布的金龟科54个种的线粒体基因组序列,对该科共55个种线粒体蛋白质编码基因(protein-coding genes,PCGs)的选择压力进行了分析;并基于PCGs和rRNA基因序列,选取锹甲科(Lucanidae)的美国深山锹Lucanus mazama作为外群分别使用最大似然法(maximum likelihood method,ML)和贝叶斯法(Bayesian inference,BI)构建金龟科的系统发育树.[结果]赭翅臀花金龟的线粒体基因组(GenBank登录号:MT548771)全长16 123 bp,包括13个PCGs、22个tRNA基因、2个rRNA基因和一个D-loop区(控制区),没有发现基因重排现象;22个tRNA基因中除trnS1缺失DHU臂,其余均可形成典型的三叶草式二级结构.赭翅臀花金龟线粒体基因组的碱基组成具有AT偏好性,全基因组的AT-skew大于0,GC-skew小于0.金龟科线粒体基因组的PCGs的Ka/Ks值都低于1,表明这13个PCGs都经历了纯化选择.基于线粒体基因组13个PCGs和2个rRNA基因序列的金龟科的系统发育关系为((蜉金龟亚科(Aphodiinae)+金龟亚科(Scarabaeinae))+(鳃金龟亚科(Melolonthinae)+(花金龟亚科(Cetoniinae)+(丽金龟亚科(Rutelinae)+犀金龟亚科(Dynastinae))))).[结论]本研究测定和分析了赭翅臀花金龟的线粒体基因组,并分析了金龟科的系统发育关系,结果显示金龟亚科、花金龟亚科、丽金龟亚科、犀金龟亚科和鳃金龟亚科均为单系群.

研究对中国绿水螅共生绿藻的核18S rRNA基因全长序列及其叶绿体9个基因(atpA、chlB、chlN、petA、psaB、psbA、psbC、psbD及rbcL)片段序列进行了克隆和测序,并基于18S rRNA基因序列及叶绿体9个基因序列的整合数据分别通过最大似然法(Maximum-likelihood)和贝叶斯分析(Bayesian inference)对中国绿水螅(Hydra sinensis)共生单细胞绿藻的系统发生地位进行了探讨.系统发生表明:(1)中国绿水螅共生绿藻属于共球藻纲(Trebouxiophyceae)小球藻目(Chlorellales),但不属于其中的小球藻属(Chlorella);(2)来源于草履虫、水螅、地衣及银杏的共生绿藻均在共球藻纲支系,而来源于蛙类和蝾螈的共生绿藻属于绿藻纲(Chlorophyceae)支系.无论在共球藻纲支系还是在绿藻纲支系,不同来源的共生藻并没有排他性地聚为单系群而在系统树中与其他自由生活的绿藻混杂排列,来自不同宿主的共生绿藻没有共同起源.

[目的]对在中国有分布的库蚊属Culex种(亚种)的CO Ⅰ序列和ITS2序列进行测序,构建和讨论这些种(亚种)的分子系统发育关系.[方法]测定了库蚊属20个种(亚种)的CO Ⅰ和ITS2序列,并从NCBI数据库中下载了库蚊属另外20个种(亚种)的CO Ⅰ和3个种(亚种)的ITS2序列.对库蚊属40个种(亚种)的CO Ⅰ序列和其中23个种(亚种)的ITS2序列进行碱基构成、种间遗传距离和饱和度分析,并对CO Ⅰ+ITS2序列进行ILD(incongruence length difference)检验.分别使用2种分子数据集(CO Ⅰ和ITS2)的核苷酸序列,用最大似然法(ML)、贝叶斯法(BI)、邻接法(NJ)和最大简约法(MP)推断这些种的系统发育关系.通过Kishino-Hasegawa (KH)和Shimodaira-Hasegawa (SH)检验评估这4种系统树间的差异,确定最为合理的系统发育树.[结果]本研究新测序获得20种(亚种)的CO Ⅰ和ITS2序列的长度范围分别为625 ～685 bp和300～559 bp.CO Ⅰ和ITS2序列在库蚊属成对蚊种间的遗传距离分别是0.002 ～0.198和0.006 ～ 1.807.库蚊属23个种(亚种)的CO Ⅰ+ITS2序列的ILD检验结果显示,数据集具有不相容性,因此CO Ⅰ+ITS2序列不适用于这些种(亚种)的系统发育研究.经KH和SH检验显示,4种系统发育树中,基于CO Ⅰ序列构建的BI树最为合理,而基于ITS2序列构建的MP树最为合理.基于CO Ⅰ核苷酸序列所构建的BI树显示,除幼小库蚊Cx.infantulus和短须库蚊Cx.brevipalpis外,各亚属间成员聚类结果与传统的形态学归类结果吻合;路蚊亚属Lutiza和包蚊亚属Barraudius都归入库蚊亚属Culex内;梅蚊亚属Maillotia和新库蚊亚属Nexoculex聚为一支;库状蚊亚属Culiciomyia、真黑蚊亚属Eumelanomyia和簇角蚊亚属Lophoceramyia均显示为单系.基于ITS2序列所构建的MP树显示,各亚属间和种(亚种)间关系混乱.[结论]重建的分子系统发育树表明库蚊亚属不是一个单系群.在重建库蚊属系统发育关系时,相较于ITS2和CO Ⅰ+ITS2,CO Ⅰ是更为理想的分子标记.本研究构建的分子系统发育关系为中国库蚊属中各亚属和各种(亚种)之间的亲缘关系的研究奠定了基础.

根据侧条光唇鱼(Acrossocheilus parallens)线粒体基因(mtDNA)序列设计引物,采用引物步移和PCR扩增产物测序,获得了克氏光唇鱼(A.kreyenbergii)的mtDNA全序列.结构分析表明,克氏光唇鱼mtDNA为首尾闭合的环状基因,全长16596bp,编码37个基因,包括13个蛋白编码基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因和两段非编码区(D-loop和轻链复制起点OL),碱基组成具有明显的A+T偏好和反G偏倚现象.13个蛋白编码基因中,除CO Ⅰ的起始密码子是GTG,其余基因的起始密码子均为ATG;终止密码子包括完全的终止密码子TAA (38.46％)和TAG (7.69％),不完全的终止密码子TA (15.38％)和T(38.46％).在D-loop区的811～837bp区间发现了一段“TA”短串联重复序列.从蛋白编码基因所包含的信息量、变异位点和变异率看,ND5、ND4、CO Ⅰ和ND2最适合作为光唇鱼属种间系统发育分析的分子标记.采用贝叶斯法利用13个蛋白编码基因所构建的系统发育树显示,光唇鱼属和白甲鱼属(Onychostoma)的24种鱼类各自没有聚为单系群,相互间不能明确区分.