目的 了解异尖科线虫线粒体基因组序列特性及其在分子分类和系统进化研究中的价值. 方 法从NCBI网站获得5种异尖科线虫的线粒体基因组序列数据,应用ClustalW、MEGA7、ARWEN进行核苷酸与编码氨基酸比对;利用ESPript和PyMOL软件分析COX1蛋白一级结构,比较各蛋白三级结构模型. 结果 异尖线虫科线粒体DNA为双链闭环分子,长度为1.32～1.40 kb.共有36个以相同方向排列的基因,其中编码蛋白质的基因12个,编码tRNA的基因22个(含亮氨酸-tRNA和丝氨酸-tRNA基因各2个,其余18种氨基酸tRNA各1个),编码rRNA的基因2个(分别为16S核糖体RNA(rRNA)和12S rRNA).在12个蛋白编码基因中,CYTB和Nad2基因进化速率快,而cox1和nad4L基因则保守.线粒体tRNA长度为52～65 bp,数目在6～9个之间,其中布兰地线虫(A.berlandi)的tRNA数目较多,为9个,而对盲囊线虫(C.ogmorhini)和简单异尖线虫(A.simplex)均为6个.tRNA二级结构多为经典的三叶草结构,少数为D-loop结构.简单异尖线虫与派氏异尖线虫(A.pegreffii)亲缘关系较近,拟地新线虫(P.decipiens)和简单异尖线虫与派氏异尖线虫的亲缘关系较远,对盲囊线虫与以上各虫种的亲缘关系较远.编码蛋白序列同源性比对显示,对盲囊线虫的COX1与其他4种异尖线虫差异较大,有17个氨基酸与其他4种不相同.氨基酸序列三级结构比对显示,对盲囊线虫的COX1有两处位点的折叠与其他线虫存在差异. 结论 异尖科线虫线粒体基因组分布均一,排列紧密,种间编码的蛋白质序列差异较小.A.pegreffii和A.simplex与A.berlandi的同源性较高,COX1可以作为异尖科线虫中重要的标志性蛋白.

线粒体tRNA亮氨酸基因( mitochondrial tRNALeu( UUR) gene (UUR,R=A or G),MT-TL1,OMIM:590050)突变能够导致线粒体疾病.MT-TL1 包含线粒体 DNA ( mitochondrial DNA,mtDNA)第3230-3304 碱基对.目前已经发现的 MT-TL1的致病性点突变有:3242 G>A,3243 A>G,3249 G>A, 3250 T>C,3251 A>G,3256 C>T,3260 A>G,3271 T>C, 3274 A>C,3290 T>C,3303 C>T等[1～12].MT-TL1最常见的突变为3243 A>G点突变[1～12] ,特征性地表现为线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作综合征( mitochondrial en-cephalomyopathy with lactic acidosis and stroke-like episodes, MELAS).而MT-TL13251 A>G点突变的患者相当少见.自1993年至今,世界范围内仅公开发表了3 个家系的病例报告[1～3];2020年复旦大学儿童医院报告的对21 例中国线粒体肌病患儿进行基因测序,发现了1例MT-TL13251 A>G点突变患儿[4].因此,由于病例稀少,目前对MT-TL13251 A>G点突变所致的线粒体疾病的致病性及临床异质性认识还不充分,需要不断积累病例.现报告我们发现的1个MT-TL13251 A>G点突变的中国家系.

本研究对眼镜蛇科广西华珊瑚蛇(Sinomicrurus peinani)线粒体基因组序列进行测定与分析,并探究其与近缘种的系统发育关系.结果表明,广西华珊瑚蛇线粒体基因组是一条全长19 477 bp的环状DNA,基因组碱基构成为A(33.4％)、T(28.1％)、C(26.6％)和G(11.9％).共编码38个基因,包含2个核糖体RNA(rRNA)基因、22个转移RNA(tRNA)基因、13个蛋白质编码基因及1个线粒体基因控制区(D-loop).13个蛋白质编码基因均采用AUG作为起始密码子,UAA和UGA作为终止密码子;蛋白质编码基因编码频率较高的氨基酸分别为亮氨酸(Leu)、异亮氨酸(Ile)、苏氨酸(Thr)和丝氨酸(Ser);相对密码子使用度(RSCU)频率最高的4个密码子依次是CGA、UGA、CUA和CCA.22个tRNA,除tRNASer(一臂两环)外其他均可形成典型三叶草结构.基于眼镜蛇科线粒体基因组系统发育分析结果表明,与广西华珊瑚蛇关系最密切的是中华珊瑚蛇(Sinomicrurus macclellandi),其次是孟加拉眼镜蛇(Naja kaouthia)与眼镜王蛇(Ophiophagus hannah).

蝙蝠蛾鳞翅虫草Samsoniella hepiali是重要的药用虫生真菌,根据现代分类系统,隶属于虫草科Cordycipitaceae鳞翅虫草属Samsoniella.本研究对蝙蝠蛾鳞翅虫草模式菌株(ICMM 82-2)线粒体基因组进行测序、组装和注释,发现其线粒体基因组成闭合环状,大小为24 246 bp.基因区域占比为85.10％,共编码42个基因,包括15个蛋白质编码基因(PCGs)、2个rRNA基因和25个tRNA基因.15个PCGs均以ATG为起始密码子,以TAA为终止密码子,偏好密码子为UUA.各氨基酸使用频率具有较大差异,其中亮氨酸(Leu)出现频率最高.25个tRNA基因可转运全部20种氨基酸,其中19个tRNA基因二级结构为三叶草结构.本研究基于线粒体基因组中14个PCGs基因串联数据集,构建肉座菌目6科50个物种的系统发育树,进一步证实蝙蝠蛾鳞翅虫草模式菌株系统发育位置隶属于肉座菌目Hypocreales虫草科Cordycipitaceae鳞翅虫草属Samsoniella.通过虫草科线粒体基因组共线性分析,发现其中12个物种有5个同源区,3个物种存在6个同源区,同源区域A和B长度变异较大.与其他虫草科物种相比,蝙蝠蛾鳞翅虫草线粒体基因组较小,同源区域相对较短.蝙蝠蛾鳞翅虫草模式菌株线粒体基因组信息有助于鉴别其物种特异性,确定其系统发育关系,将为虫草系统发育研究提供新思路,为继续研究鳞翅虫草属物种药用价值提供系统发育依据.

为探讨该总科内部亲缘关系及其与线粒体基因排序之间的相关性,研究以方蟹科(Grapsidae)白纹方蟹(Grapsus albolineatus)为代表种,测定其线粒体基因组全序列.其全长为15577 bp,包含13个蛋白编码基因,22个tRNA基因,2个rRNA基因和1个控制区.基因组碱基组成为33.4％A、12.0％G、20.6％C和34.0％T,具有明显的AT偏向性(67.4％).除ATP8和ND1以GTG作为起始密码子外,其余蛋白编码基因均以ATN作为起始密码子;除COⅡ和Cyt b以T作为不完全终止密码子外,其余基因均以TAN作为终止密码子.亮氨酸(Leu)和半胱氨酸(Cys)分别是使用频率最高(15.28％)和最低(0.81％)的两种密码子.除tRNA-Ser1缺少DHU臂外,其余tRNA均能形成典型的三叶草结构.基于13个蛋白编码基因的核苷酸序列同时构建了方蟹总科的贝叶斯树(BI)和最大似然树(ML),两种方法构建的系统发育树扑拓结构一致,均显示所有方蟹科(Grapsidae)种类聚在一起,其中白纹方蟹与同属的细纹方蟹(G.tenuicrustatus)的亲缘关系最近;相手蟹科(Sesarmidae)与怪方蟹科(Xenograpsidae)形成姐妹群关系后与地蟹科(Gecarcinidae)聚为一支,三者与方蟹科互为姐妹群,弓蟹科(Varunidae)则为相对独立的一支.研究还比较分析了方蟹总科(Grapsoidea)的线粒体基因排序情况,并发现方蟹总科基因重排和系统发育有着明显的相关性.研究系统地阐述了方蟹总科的系统发育关系,为更好地理解基因重排和系统发育之间的关系提供了理论支撑.