题目：三种斑腿蝗线粒体基因组序列测定及蝗亚目系统发育关系分析

截至2009年5，NCBI中已收录的后生动物全线粒体基因组序列共2084物种。其中,六足类动物（Hexapoda）209种，直翅目（Orthoptera）数据为19种，蝗亚目 （Caelifera）10种。虽然数据在迅速增长，但对于种类繁多的蝗亚目来说，利用现有数据，即使要说明蝗亚目各总科的关系也存在困难，更不用说各总科内的各个科和亚科的关系了。本研究选取蝗总科斑腿蝗科的斑角蔗蝗、紫胫长夹蝗和小卵翅蝗作为研究对象，采用长-PCR扩增及保守引物步移策略，PCR直接测序和克隆测序相结合的方法，完成了上述三个物种的线粒体基因组全序列的测定。参照非洲飞蝗线粒体基因组注释信息，对拼接之后的三条线粒体基因组全序列进行了注释，并结合相关物种全序列的信息，进行了综合分析。获得的主要结果如下：
1．  斑角蔗蝗、紫胫长夹蝗和小卵翅蝗线粒体基因组全序列长度分别为15445bp，15977bp和15459bp,均包括13个蛋白质编码基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因和位于SrRNA与tRNAI之间的A+T富集区。 基因顺序与蝗亚目已公布物种是一致的。
2．  斑角蔗蝗、紫胫长夹蝗和小卵翅蝗线粒体基因组的碱基组成具有明显的偏向性，A+T含量分别为73.8%，73.3%和74.9%；A+T丰富区的A+T含量分别为85.3%，86.7%和85.1%，明显高于线粒体基因组全序列和蛋白质编码基因。
3．  斑角蔗蝗、紫胫长夹蝗和小卵翅蝗的COX1基因预测的起始密码子分别是acc,ccg和atc。
斑角蔗蝗的NAD4，紫胫长夹蝗和小卵翅蝗的NAD5基因均以不完全的终止密码子T作为终止信号。
4．  斑角蔗蝗、紫胫长夹蝗和小卵翅蝗的tRNASAGN均缺失D-臂外，其余21个tRNA都可以形成典型的三叶草结构，tRNA二级结构均存在一定数量的碱基错配，且均以G-U弱配对为主。
5．  斑角蔗蝗、紫胫长夹蝗和小卵翅蝗线粒体基因组的A+T丰富区与同属于斑腿蝗科的中华稻蝗一样都不存在非洲飞蝗那样的重复单位，但均可以明显地分为8个保守区域，且存在E区二级结构。已通过LMPCR法确定的非洲飞蝗的轻链复制起始位点的上游虽然没有全变态类昆虫那样的Poly-T结构，但存在一个保守的二级结构，此二级结构的位置以及茎区的组成和E区二级结构是一致的，所以认为此E区二级结构代替Poly-T，很可能在蝗总科昆虫的轻链复制起点上游起着重要的识别作用。
6．  斑角蔗蝗、紫胫长夹蝗和小卵翅蝗线粒体基因组的SrRNA的保守度高于LrRNA，三个SrRNA均包含3个结构域30个茎环结构，结构域Ⅰ接近控制区变化较大；三个LrRNA均包含六个结构域43个茎环结构，结构域Ⅲ仅由残留的几十个碱基组成。
7．采用本次研究所测的3个斑腿蝗科物种和已测的19个物种J链8个蛋白编码基因（除长度最短的ATP8外）、控制区序列以及二者的联合数据作为分子标记试图重新构建蝗亚目各总科及总科内的各个科的系统发育关系，建树方法分别是等权的MP法、ML法和Mrbaysian法，共得到9棵系统发育树。这9棵树均高度支持几个亚科的姐妹关系，如飞蝗亚科的亚洲飞蝗和非洲飞蝗，网翅蝗亚科的陇额网翅蝗和中华雏蝗，这似乎说明这些线粒体数据集更加适合说明各亚科的单系性；从J链8个蛋白编码基因构建的三棵系统发育树可以看出，斑腿蝗科的8个物种在MP树中聚为一个分支，在ML和Mrbayesin树中除四川凸额蝗外，均聚为一个分支，这似乎说明蛋白编码基因更适合研究科的系统发育关系。本次研究中的三个物种，小卵翅蝗与中华稻蝗为姐妹群，紫胫长夹蝗与意大利蝗为姐妹群，斑角蔗蝗没有明确的姐妹群关系。