题目：三种直翅目昆虫线粒体基因组的测定与系统发育分析

摘 要
动物线粒体基因组具有多态性显著、进化速率快、母系遗传和几乎不发生重组等特点，是研究基因组结构、功能、转录及表达的良好模型，已被广泛用于系统发育重建、谱系生物地理学、群体结构及动态和基因组水平分子进化等领域的研究。目前，NCBI中已收录的后生动物全线粒体基因组序列共1511种。其中六足类动物（Hexapoda）127种，直翅目种类只有10余种。为了研究直翅目乃至多新翅类的系统发育关系，需要提供更多的直翅目昆虫线粒体基因组数据。
本研究中采用长距PCR 扩增及保守引物步移法测定并注释了3种蝗总科昆虫的线粒体基因组全序列，并联合已公开的直翅目线粒体基因组和本实验室已测定的其他物种，采用线粒体2种rRNA序列对直翅目昆虫进行系统发育重建。主要结果如下：
1.         本研究所测定的3种蝗总科昆虫线粒体基因组全序列长度分别为：友谊华癞蝗15802 bp，理塘白纹蝗15579 bp，李氏大足蝗 15597 bp；编码37个基因（13个蛋白质基因：ND1、ND2、ND3、ND4、ND4L、ND5、ND6、Cytb、COⅠ、COⅡ、COⅢ、ATP6和ATP8；2个rRNA基因：lrRNA和srRNA；22个tRNA基因）和一个A+T富集区。在基因排序方面均发生了KD转位，即为DK排列。其余基因的排列顺序完全一致。
2.         友谊华癞蝗、理塘白纹蝗和李氏大足蝗3个物种的线粒体基因组A+T含量分别为72.7%、75.3%、74.8%，粒体基因组碱基组成均具有A/T偏向性。
3.         友谊华癞蝗、理塘白纹蝗的cox1基因都是以特殊的ACG作为起始信号，而李氏大足蝗得cox1基因是以特殊的四联体ATTA作为起始密码子的。而其它基因均以典型的ATN作为起始信号；理塘白纹蝗的nad5和李氏大足蝗的nad5均以不完全的终止密码子T作为终止信号，其它基因均以典型的TAN作为终止信号。
4.         对友谊华癞蝗、理塘白纹蝗和李氏大足蝗3个物种的22个tRNA基因进行了预测，基因除trnSAGN外，均可折叠成典型的“三叶草”二级结构。在所测定的3种蝗总科昆虫的tRNA二级结构中，均存在一定数目的碱基错配现象，而且其中绝大部分为G-U错配，推测这种配对方式在线粒体基因组中为一种完全正常的配对方式。
5.         利用线粒体基因组的rRNA基因对33种直翅目昆虫采用MP、ML和BI三种方法进行系统发育分析，在系统发育关系构建时可以发现所有的结果都支持螽亚目中的螽蟖总科和蟋蟀总科均为一个单系群。在蝗总科的7个科中，瘤锥蝗科、锥头蝗科和蚤蝼总科聚为一个与其它蝗总科昆虫平行的单系支。网翅蝗科、斑翅蝗科和斑腿蝗科的单系性都不被支持；李氏大足蝗作为数据集中唯一的槌角蝗科代表，在进化关系上显示与网翅蝗科有着较进的亲缘关系；所有进化树中3种剑角蝗科的昆虫都没有得到单系性支持，从分支的形式来看，与网翅蝗科和斑翅蝗科似乎有着较近的亲缘关系。
 
关键词：直翅目，蝗亚目，线粒体基因组，系统发育