题目：郑氏比蜢线粒体基因组分析及直翅目昆虫线粒体基因组的进化与翅型和生态型的关系研究

截至2011年4月，在NCBI中已收录的昆虫纲全线粒体基因组序列有240条，其中直翅目昆虫36条，而蜢总科昆虫暂缺。本研究采用Long-PCR和sub-PCR相结合的方法扩增了直翅目蜢总科郑氏比蜢（Pielomastax zhengi）全线粒体基因组序列，并对该线粒体基因组序列进行了测序、组装、注释以及分析。结合本实验室以前测定的线粒体基因组序列以及从GenBank下载的一些线粒体基因组序列，再会同本研究测定的郑氏比蜢线粒体基因组序列，共计50种直翅目昆虫的线粒体基因组序列，划分成四个数据集，使用最大简约法、最大似然法和贝叶斯推论法为这4个数据集构建了MP树、ML树和BI树。根据翅的长短或有无将这50种昆虫划分成长翅型、短翅型和无翅型，还根据生态型将将这50种昆虫划分为树栖型、草栖型和地栖型昆虫，使用PAML4.4软件计算了50种昆虫13个蛋白编码基因和联合数据集各自的同义替换速率、非同义替换速率以及同义替换与非同义替换的比值，通过这些分析得出了以下结论：
1．郑氏比蜢线粒体基因组序列全长为15602bp，编码37个基因和一个A+T富集区，37个基因包括13个蛋白编码基因、22个tRNA基因以及2个rRNA基因。A+T的含量是71.8%，13个蛋白编码基因中最常用的起始密码子是ATG，其次是 ATC和 ATT。除COⅢ、ND3、CytB和ND1以TAG作为终止密码子，ND5的终止密码子为不完全的T外，其余8个蛋白编码基因的终止密码子都是TAA。22个tRNA除了tRNASer(AGN)外都具有典型的三叶草结构，但是通过在线预测只得到16个tRNA的二级结构，其余6个都是人工预测的。参考西藏飞蝗2个rRNA的二级结构预测了郑氏比蜢2个rRNA的二级结构，发现它与蝗总科的二级结构更相似。在A+T富集区发现一段 Poly（T）（T stretch），且能形成一个茎环结构，推断它与线粒体DNA的复制调控有关。
2．通过对12棵系统树的分析发现：三种方法构建的系统树基本上相同，仅有个别差异，BI树与ML树最相似。并且还发现 37genes的联合数据集与13个蛋白编码基因的联合数据集适合于构建高级阶元和低级阶元之间的系统树，而其余2个数据集只适合于构建高级阶元之间的系统树。所有系统树都将蝗亚目昆虫单独聚成一支，大部分系统树将螽亚目昆虫单独聚在一起，另外大部分系统树将螽斯总科的8种昆虫和32种蝗总科昆虫各自聚成一支，基本上支持它们的单系性，日本蚤蝼聚在蝗亚目的最基部，而郑氏比蜢聚在蝗亚目的次基部。
3．通过对3组种不同翅型昆虫同义替换与非同义替换比值的研究，发现无翅型昆虫的Ka/Ks均值比短翅型昆虫的Ka/Ks均值高29.8%(p=0.249)，短翅型昆虫的Ka/Ks均值比长翅型昆虫的Ka/Ks均值高16.8%（p=0.326），无翅型昆虫的Ka/Ks均值比长翅型昆虫的Ka/Ks均值高51.6%（p=0.016）。通过对P值的观察发现无翅型昆虫比长翅型昆虫积累了更多的非同义突变，并且达到了统计学上的显著性水平；再对不同生态昆虫的同义替换与非同义替换比值的研究发现草栖型昆虫和地栖型昆虫比树栖型昆虫积累了较多的非同义替换，并且所有昆虫的Ka/Ks比值均小于1，因此可以认为不同翅型的昆虫或不同生态型的昆虫都经历了不同的选择压力，即这50种昆虫的线粒体进化并非是中性的。