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Sequencing and analysis of the complete mitochondrial genome of the Oriental fruit fly, Bactrocera dorsalis (Hendel) (Diptera: Tephritidae) PDF

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Preview Sequencing and analysis of the complete mitochondrial genome of the Oriental fruit fly, Bactrocera dorsalis (Hendel) (Diptera: Tephritidae)

昆 虫 学 报 !"#$%&#’(’)’*+"$,+&+"$,!"#"$%&’’(,)(’ *):())+(,- .//0’1)12,&3, """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 桔小实蝇线粒体基因组全序列及其分析 徐 浪-,余道坚-,!,张润杰&,李建光5,康 林-,陈志!-,焦 懿- (-L 深圳出入境检验检疫局动植中心,广东深圳 )-*’’-; &L 中山大学昆虫学研究所,有害生物控制与利用国家重点实验室,广州 )-’&(); 5L 北京出入境检验检疫局,北京 -’’’&,) 摘要:桔小实蝇 -$"#.’"/.$0’.1$)+1线粒体基因组全序列对研究实蝇分子系统进化具有重要意义。本研究通过M0! 测序和克隆技术,对桔小实蝇8%M0!全序列进行了测定和分析。结果表明:桔小实蝇线粒体基因组全长-)3-) NG (O>=49=P序列号:MQ*1)()3)。基因组碱基组成为53L5R!,-,L&R6,-’L&RO,51L5RI,由-5个蛋白编码基因、&& 个%J0!基因、&个@J0!基因以及一个非编码的控制区域(!SI2@:EB区)组成。(个蛋白编码基因和-5个%J0!基 因从T链编码,其余,个蛋白编码基因和3个%J0!基因从0链编码。位于T链上的蛋白编码基因具有近似的!、I 含量,而位于0链上的蛋白编码基因的!的含量明显高于I的含量。以8%M0!6U!基因为例,比较了桔小实蝇与 其他-1种实蝇的亲缘关系,结果显示其与同亚属(果实蝇亚属 -$"#.’"/.$)内的其他近缘种相互间的同源性很高。 关键词:双翅目;实蝇科;桔小实蝇;线粒体基因组 中图分类号:Q3,, 文献标识码:! 文章编号:’1)12,&3(, &’’()’*2’())2’( !"#$"%&’%( )%* )%)+,-’- ./ 01" &.23+"0" 2’0.&1.%*4’)+ ("%.2" ./ 01" 54’"%0)+ /4$’0 /+,,!"#$%&#’%" (&%)"*+)(6"%*"+)(7’30"4):8"314’0’*)") VW X9=#-,YW M9C2T:9=-,!,Z[!0O J"=2T:>&,X. T:9=2O"9=#5,\!0O X:=-,6[70 ZB:2X:=-,T.!U Y:- (-L /B>=]B>= 7=%@?27^:% .=$G>E%:C= _ Q"9@9=%:=> 4"@>9",/B>=]B>=,O"9=#HC=# )-*’’-,6B:=9;&L /%9%> \>? X9NC@9%C@? FC@ 4:CEC=%@C; _ .=$%:%"%> CF 7=%C8C;C#?,/"= Y9%2/>= W=:K>@$:%?,O"9=#]BC")-’&(),6B:=9; 5L 4>:<:=# 7=%@?27^:% .=$G>E%:C= _ Q"9@9=%:=> 4"@>9",4>:<:=# -’’’&,,6B:=9) 9:-04)&0:IB> EC8G;>%> 8:%CEBC=H@:9; #>=C8> CF %B> U@:>=%9; F@":% F;?,-$"#.’"/.$ 0’.1$)+1 :$ :8GC@%9=% FC@ #>=>@9; 8C;>E";9@ 9=H >KC;"%:C=9@? $%"H:>$ := I>GB@:%:H9>D ‘:9 $>a">=E:=# 9=H E;C=:=# %B> %9@#>% M0! $>a">=E>$,9 EC8G;>%> 8:%CEBC=H@:9; #>=C8> $>a">=E> CF -D 0’.1$)+1 F@C8 %B> 6B:=>$> GCG";9%:C= b9$ H>%>@8:=>H 9=H 9=9;?]>HD IB> @>$";%$ :=H:E9%>H %B9% %B> EC8G;>%> 8:%CEBC=H@:9; #>=C8> CF -D 0’.1$)+1 :$ 9 E:@E";9@ 8C;>E";> CF -) 3-) ="E;>C%:H>$(O>=49=P 9EE>$$:C= =CD:MQ*1)()3)D .%$ CK>@9;; EC8GC$:%:C= :$ 53L5R!,-,L&R6,-’L&RO,9=H51L5RI,9=H %B>#>=>EC=%>=% :=E;"H>$&& %J0!$,& @J0!$9=H9 ;C=# =C=2ECH:=# @>#:C=(!SI2@:EB @>#:C=)D />K>= G@C%>:= #>=>$ 9=H-5 %J0! #>=>$ 9@> %@9=$E@:N>H F@C8T $%@9=H, 9=H %B> C%B>@ , G@C%>:= #>=>$ 9=H3 %J0! #>=>$ 9@> %@9=$E@:N>H #>=>$ F@C8 0 $%@9=HD c@C%>:= ECH:=# #>=>$ C= T $%@9=H $BCb 9 F9:@;? $:8:;9@ !R 9=H IR,bB>@>9$ %BC$> >=ECH>H C= 0 $%@9=H B9K> 9 B:#B>@ G@CGC@%:C= CF ! %B9= ID IB> $:8:;9@:%? 9=9;?$:$ CF 8%M0! 6U! #>=>$ N>%b>>= -D 0’.1$)+1 9=H %B> C%B>@-1 F@":% F;:>$ $BCb>H %B9% %B>@> b9$ 9 B:#B $:8:;9@:%? 98C=# -D 0’.1$)+1 9=H %B> C%B>@ $G>E:>$ N>;C=#:=# %C %B> $98> $"N#>="$ -$"#.’"/.$D ;", <.4*-:M:G%>@9;I>GB@:%:H9>;-$"#.’"/.$ 0’.1$)+1;8:%CEBC=H@:9; #>=C8> 桔小实蝇 -$"#.’"/.$ 0’.1$)+(1 [>=H>;)属双翅目 可危害1,个科&)’余种果树和蔬菜(张清源,-33*; (M:G%>@9)实蝇科(I>GB@:%:H9>)果实蝇属 -$"#.’"/.$ 果 梁光红等,&’’5;林进添等,&’’);潘志萍等,&’’,)。 实蝇亚属-$"#.’"/.$,是国际上重要的检疫性害虫, 该虫原产亚洲热带地区,目前分布于印度次大陆、东 基金项目:国家奥运科技项目(&’’14!3’14’,);国家“3(5”项目(&’’&64---1’));国家自然科学基金项目(5’1(--,&) 作者简介:徐浪,女,-3*5年生,硕士,主要从事昆虫分类和植物检疫研究,7289:;:<9=>>?@>’1&5A?9BCCDEC8DE= !通讯作者 !"%BC@FC@EC@@>$GC=H>=E>,I>;D:’())2*&--(33’;7289:;:?"H<’*A#89:;DEC8 收稿日期 J>E>:K>H:&’’,2-&2&(;接受日期 !EE>G%>H:&’’(2’*2’& J8/ 昆虫学报 8("#9-"*1*$*.’(#:’-’(# 80卷 南亚、南太平洋地区和夏威夷群岛等(!"#$%&’(%)( *(+ 全序列,并对其结构进行分析,结果报道如下。所得 ,))&’,-./0),我国主要分布在南方 . 省区(湖南、广 序列已在 W’(T*(5 登录,此为 W’(T*(5 第一次收录 东、广西、海南、福建、四川、云南、贵州、台湾)(1#’2 和公布的由中国学者测定的昆虫9&1:;全序列。 *(+ 3*(4)45,-..6;汪兴鉴,-../;侯伯华和张润杰, 7008)。 ! 材料与方法 动物9&1:; 属母系遗传,是共价闭合的双链 1:;分子,核酸序列和组成比较保守,基因的排列 !"! 供试虫源和标本保存 顺序比较稳定而且紧密,无重组和单拷贝。由于其 桔小实蝇虫源来自 7008 年 J 月广东省深圳市 结构和进化上的特点,9&1:;已成为研究动物起源 龙眼果实上的幼虫,经实验室饲养至成虫,成虫羽化 进化以及群体遗传分化的理想对象(<$=$>*( !" #$?, 后饥饿-A7天,处死后用无水酒精保存标本。 -..-;张亚平和施立明,-..7;施伟和叶辉,7006;朱 !"# 基因组$%&提取 振华等,7008)。昆虫 9&1:; 大小约为 -8@6 A -/@B 单头成虫用于基因组1:;的提取,1:;提取和 5C,其基因组大小的变化受;DEF#$4"区长度变化的 模板质量检查方法参照 XP等(7008)。1:;样品置 影响十分显著(G)>%&’(")>9’,-..7)。;D EF#$4"区的 于R60Y冰箱保存、备用。 长度最短为B.. CH,最长达6 /0- CH,两者相差6 707 !"’ 引物设计 CH,前者见于 %&’()*$!+’,’*- .!&"/()’,后者见于黑尾果 通用引物设计参照 U$9)( 等(-..6),同时比对 蝇 0&*/*+)’$# 1!$#-*.#/"!(& I"*(= *(+ 3’2$&&,-..J)。 已公开报道的地中海实蝇 6? (#+’"#"# 和油橄榄果 昆虫线粒体基因组由 7 个 #K:; 基因(>#K:; 和 实蝇7? *$!#! 的9&1:;全序列中的同源片段,引物 %#K:;)、77 个 &K:; 基因、-B 个蛋白编码基因[!L&C 部分位点做适当调整。通用引物不能全部测定桔小 基因(细胞色素 2 基因,4L&)4"#)9’ )M$+*%’ 2), 实蝇线粒体基因组全序列,部分引物需自行设计。 ;EN*%’/ 和 ;EN*%’O(;EN 酶亚基基因 / 和 O,;EN 本研究共用引物77对,引物序列如表-所示。引物 %L(&"*%’ %PCP($&% / *(+ O),!Q!、!Q"和 !Q#(细胞 分别由上海英骏生物技术有限公司和北京奥科生物 色素氧化酶亚基基因! A #,4L&)4"#)9’ )M$+*%’ 技术有限公司合成。 %PCP($& ! R #),:1-A/ 和 :16S(:;13降解酶基 !"( )*+反应体系及反应条件的优化 因-A/ 和 6S,:;13 +’"L+#)=’(*%’ %PCP($& -R/ *(+ N!K反应的扩增体积为78 S,包含-ZN!K缓 $ 6S)],共BJ个基因和-个包含复制启动子的非编码 冲液,7 99)>[S \=7D,0@7 99)>[S +:EN,上下游引物 区(;DEF#$4"区)组成(G)>%&’(")>9’ *(+ !>*#L,-.O8; 各0@7 9)>[S,- ] E*^酶(E*5*#*),模板1:; 70A60 $ G)>%&’(")>9’,-..7;T’*#+ !" #$?,-..B;UH*()% !" #$?, (=。少数引物在进行 N!K 扩增反应时对模板 1:; 7000;:*#+$ !" #$?,700B;T*’ !" #$?,7006)。;>)($和 和引物的量作适当调整。 ;&&*#+($ -.J-)将9&1:;两条链中密度较小者命名为 N!K扩增条件为.6Y预变性.0 %,共运行B0个 轻链(S链),另一条命名为重链(3链)。考虑到昆 循环。每一循环包括:.8Y变性B0 %,88Y退火B0 %, 虫9&1:; 没有明显的 S 链与 3 链之分,U$9)( 等 J7Y延伸B0 %,最后一次循环后J7Y延伸8 9$(。部 (-..6)根据昆虫 9&1:;中多数基因都是从一条链 分引物通过改变退火温度以达到最佳扩增效果(表 上转录的特点,将这一条链定义为 V链,另一条链定 -)。N!K产物在-@7_琼脂凝胶上电泳检测扩增效 义为:链。 果。 自G)>%&’(")>9’和 !>*#(L -.O8)第一个报道了果 !", )*+产物纯化回收 蝇 0&*/*+)’$# 3#452# 9&1:;全序列以来,W’(T*(5已 N!K产物纯化分两种情况。一种是 N!K 产物 收录了 O0 余种昆虫 9&1:; 全序列,其中双翅目昆 琼脂糖凝胶电泳结果没有杂带,用 ‘a;^P$45 N!K 虫有-8个种。在双翅目实蝇科昆虫中,地中海实蝇 NP#$b$4*&$)(试剂盒(德国,‘a;Wc:)纯化 N!K 产物; 6!&#"’"’/ (#+’"#"#(UH*()% !" #$?,700B,W’(T*(5序列号 另一种是 N!K 产物电泳结果有杂带,用 W’> :! 000O8J)和油橄榄果实蝇 7? *$!#(! :*#+$ !" #$?, cM&#*4&$)(试剂盒(德国,‘a;Wc:)纯化。 R 700B,W’(T*(5 序列号 :! 008BBB)的线粒体基因组 !"- 序列测定 R 全序列已有报道。我们利用昆虫通用引物,通过 N!K产物经纯化以后,即可进行直接测序,测序 N!K产物直接测序和克隆,测定了桔小实蝇 9&1:; 反应均在1:;自动测序仪(美国,;TaBJB0)上进行。 V期 徐浪等:桔小实蝇线粒体基因组全序列及其分析 >;> 大多数引物扩增得到的 !"# 产物均用直接测序方 @?, ’!+:;?(/222/8828/"/"2/2/8//2/"(@?)测 法获得目标序列片段。所有测序重复 $%&次以获 序。 得较为准确的序列。 本研究以渐进测序的方式将桔小实蝇线粒体基 引物 ’#()($*+$&,-&(-(&*+ 扩增得到 $&’ .#-/ 因组全序列分段测出,其测序策略见图 $。图中线 至-0&区域(包括/1 2(.345区)采用克隆测序。将 条下方数字表示用表$中对应序号引物测出的0-/ 目标片段经 !"##6酶切后连接到 789:(;<(= 1)载 片段,单线代表直接测序片段,双线代表克隆测序片 体上,重组质粒载体在进行亚克隆以后,用载体上的 段。共利用引物&&对,分&&段测序。 通用引物 2>,’!+(2>:;?(2//2/"8/"2"/"2/2/"( 表! 桔小实蝇线粒体基因组全序列"#$扩增引物一览表 %&’()! *+,-./"#$01+2)1,/.1 !"#$%&#’%"(&%)"*+) 2-3456.20()-)7)8.2) 上游引物 序列(;?!@?) 位置4 下游引物 序列(;?!@?) 位置" 退火温度 长度" AB.CD.E7.3FG.’GHIGJ4GK(;?!@?) !BK3L3BJ #GMG.KG7.3FG. ’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’#(-($*;VVD /8/"2/88/22/8/2/"""2/22/2 $*+$@T$*+@> ;;N $$@V &R ’#()($*;RVD 2/"////"/8822""2"28 $*;$*T$*;@& ’#(-($*S&&D //82222/222288"22/ $*S*+T$*S+@ *>X$N @*> &$ ’#()($*+$&D /8882/2"2//2""2/8222 $*+$VT$*+@> -&(-(&*+Q /828/22/88822""2822/22/ @RVT@@R ;RN $>$@ && ’#()($*V@RQ /2"//2//2////22"///8"" $*S@RT$*S;$ /2(-($;>>SQ "/222//8288282/282//" $;V&RT$;V*R ;RN V$> D’3FBJ等设计引物($SS*);Q自行设计引物;4在桔小实蝇线粒体基因组全序列中的对应位置(本研究);"该对引物测得的片段长度。D 0GK3PJGEQZ’3FBJ($SS*);Q’G[=(EGK3PJGE;425G7BK3L3BJ4B..GK7BJE3JPLB $\ %#&’()*’ FL0-/(L53KCB.]);" "B..GK7BJE3JPKGHIGJ43JP[GJPL5\ 图$ 桔小实蝇FL0-/测序策略 A3P\ $ ’GHIGJ43JPKL.DLGP3GKB= $("+&#",&(%#&’()*’ FL0-/ !9: 345序列数据处理及比较 序图谱和重复测序@ 次以上,以出现概率高的碱基 用0-/KLD. 软件中的 9E3LKGH 程序进行序列编 作为该位点的碱基。将本研究获得的桔小实蝇 辑,用’GHFDJ程序将所测出的相邻序列进行自动拼 FL0-/全序列与油橄榄果实蝇和地中海实蝇的 接,成为完整的线粒体基因组全序列。因测序误差 FL0-/全序列进行比对分析。 造成相同位点碱基不一致的片断,需要人工核对测 5"* 昆虫学报 -#$"./$&0&*&1+#"2+/+#" "+卷 -?K和 AF’(N7=<),从 ’链编码的基因有 ’&!、’&4、 ! 结果与分析 ’&4V、’&"、?<F’(、@<F’( 和 # 个 AF’( 基因(包括 AF’(N-?/、AF’(NPI@、AF’(NS<B、AF’(N7I<、AF’(NS=.、 !"# 桔小实蝇$%&’(基因组结构 AF’(NV.KNPW’、AF’(NY9@ 和 AF’(NZ1?、AF’(NX.<N 桔小实蝇线粒体基因组全长!" #!" $%,为一环 WP’)。 形的双链 &’((图 ))。其长度比油橄榄果实蝇 表! 桔小实蝇线粒体基因组分区 (!" *!" $%)长 !++ $%,比地中海实蝇(!" #*+ $%)短 )*+,- ! .-/-0-123/435 !"#$%&#’%"(&%)"*+) $2%3673/802*,1-/3$- ," $%。桔小实蝇线粒体基因组全序列已录入 基因[控制区 位置" !! 基因[控制区 位置" -./.[PB/A<B?<.:9B/ SB@9A9B/ !!-./.[PB/A<B?<.:9B/ SB@9A9B/ -./01/2数据库,序列号为&3*4"5"#。 AF’(NT?. !\,, !! AF’(N(@/ ,!,,\,)6+ AF’(N-?/ ,4\!6)!! AF’(NX.<N(-’ ,)6!\,)#* AF’(NU.A !##\),5!! AF’(N-?K ,)##\,6," ’&) ),*\!)#+!! AF’(NS=. ,6*4\,44* AF’(N7<% !6+!\!6,!!# ’&" ,44#\*!,* AF’(NPI@ !6,)\!4)!!4 AF’(NY9@ *!*4\*)4# AF’(N7I< !45+\!"6!!, ’&4 *)"+\#"#+ PQT !"6"\6+,!!# ’&4V #"*4\#**+ AF’(NV.KNWWF 6+5+\6!6!!" AF’(N7=< #**6\##45 PQTT 6!4+\6*)!!# AF’(NS<B ##4*\!++!6 AF’(NVI@ 6*64\6#+!!4 ’&, !++!,\!+"6# AF’(N(@% 6#+"\6#5!!! PIA$ !+"4+\!!,54 (7S* 6#5)\4!6!!6 AF’(NX.<NWP’ !!,5"\!!54! (7S, 4!)5\4*+!!6 ’&! !!5"5\!),#, PQTTT 4*+4\""#!!) AF’(NV.KNPW’ !)5+5\!)55! AF’(N-?I ",+)\",,!!, ?<F’( !)55)\!4!+4 ’&6 ",,5\,+!!!* AF’(NZ1? !4!+"\!4!5, AF’(N(?1 ,+!#\,+*!!6 @<F’( !4!55\!4#,, AF’(N(<: ,+#!\,!"!!4 (M7N<9>=区 !4#,5\!"#!" 图) 桔小实蝇线粒体&’(基因组遗传图谱 "在!; (&%)"*+)线粒体基因组全序列上的对应位置(本研究)。"7=. %B@9A9B/>B<<.@%B/D9/:AB !; (&%)"*+) EA&’((A=9@HB<2); 89:; ) -./.A9>E1%BCA=.E9AB>=B/D<91?:./BE.BC !"#$%&#’%"(&%)"*+) 昆虫EA&’(中,AF’(NX.(< WP’)基因大多位于 O 图中的白色箭头、灰色箭头和箭头之间所夹竖线分别代表蛋 链。但在桔小实蝇 EA&’( 中,该基因发生倒位,转 白编码基因、<F’(基因和AF’(基因。正数表示基因间的间 隔数目,负数表示基因重叠的数目。G=9A. 1<<BH@,:<.I 1<<BH@ 移到 ’链上。这一现象与油橄榄果实蝇相似,而地 1/D$1<@@=BH%<BA.9/>BD9/:,<F’(1/DAF’(:./.@,<.@%.>A9J.?I; 中海实蝇中无类似现象。 %B@9A9J./KE$.<@ 9/D9>1A. A=. D9@A1/>. BC :./.@ 1A :./. LK/>A9B/@; !"! 桔小实蝇$%&’(基因组核苷酸组成 /.:1A9J./KE$.<@9/D9>1A.A=.BJ.<?1%BC:./.@1A:./.LK/>A9B/@; 在桔小实蝇线粒体基因组全序列中,各碱基的 桔小实蝇 EA&’( 由 )) 个 AF’(,) 个 <F’(,!6 总含量分别是 6#]6^(,!,])^P,!+])^-,64]6^ 个蛋白编码基因以及一个包含起始复制和转录的控 7,(7总含量高达56],^,表现出昆虫线粒体基因组 制区((M7N<9>=区)组成(表))。从 O链编码的基因 中著名的“(M 7偏好性”(P<B_9.< 1/D P<B_9.<,!##6; 有PQ! R "、’&)、’&6、’&,、(7S,、(7S*、PIA, 和 X9EB/ ’$ "*;,!##4)。其中,!6 个蛋白编码基因的 !6 个 AF’( 基因(包括 AF’(NT?.、AF’(NU.A、AF’(N (7总含量为 5!])^,<F’( 中为 55]*^,( M 7N<9>= 7<%、AF’(NV.KNWWF、AF’(NVI@、AF’(N(@%、AF’(N-?I、 区更是高达**]!^。 AF’(N(?1、AF’(N(<:、AF’(N(@/、AF’(NX.<N(-’、AF’(N 图6所示为桔小实蝇线粒体基因组除 AF’(外 图6 桔小实蝇线粒体基因组蛋白编码基因(7含量示意图 89:; 6 -<1%=9>1?<.%<.@./A1A9B/BCA=.%.<>./A1:.9/(1/D7BC%<BA.9/>BD9/::./.@BC !"#$%&#’%"(&%)"*+) EA&’( .期 徐浪等:桔小实蝇线粒体基因组全序列及其分析 +/) 的其他!"个区域#$含量示意图。由图可以看出,% 基因序列以CD!基因序列最多,因此本研究对桔小 链中的蛋白编码基因具有近似的 #$ 含量,其平均 实蝇及其近缘种 CD!基因的相似度进行比较(表 值为分别为&’()*和&+("*,而 ,链中的蛋白编码 &)。在进行比较的 !/ 个种中,包括小条实蝇属 基因的#的含量明显高于 $的含量,两者数值分别 %!&#"’"’(和果实蝇属 )#*"&+*!&#。在 )#*"&+*!&# 属 !- 是-.(-*和’"(/*。 种实蝇中,除油橄榄果实蝇是 ,#*-$-( 亚属,瓜实蝇 !"# 桔小实蝇线粒体基因组 $%&’结构分析 和南瓜实蝇是 .!-/+0#*-( 亚属以外,其余!!种均为 在桔小实蝇012,#的’’个 13,#中,除亮氨酸 )#*"&+*!&# 亚属。 (456)和丝氨酸(758)所对应的 13,#有 ’个以外,其 桔小实蝇与同一亚属(果实蝇亚属 )#*"&+*!&#) 他的氨基酸都只有一个 13,# 与之对应。’! 个 的其他近缘种之间的同源性很高,其中又以与杨桃 13,#均有规则的三叶草结构,仅 13,#975(8 #:,)无 实蝇、芒果实蝇、木瓜实蝇、菲律宾实蝇的同源性最 2臂,由.个核苷酸取代了该位置,这是节肢动物线 高,均在)&(+*以上(表 &)。在形态学分类上,这 / 粒体基因组的一个普遍特征(,;8<= !" #$>,’??&)。 个种属于桔小实蝇复合种团()> 0+&(#$’( EF0GH5I) !"( 桔小实蝇)$*&’全序列在分子系统进化研究 (285J ;@< K;@EFEB,!))-)。桔小实蝇与另外-个不 中的应用 同亚属的物种之间的同源性都低于 ./*,其中与南 由于:5@A;@B中收录的桔小实蝇近缘种线粒体 瓜实蝇的同源性最低,只有.’()*。 表# 桔小实蝇及+,-./-0收录近缘种12!基因的相似度(对角线上)和分歧度(对角线下) 3/45,# 67)75/87$9(/4:;,<7/=:-/5)/-<<7;,8=,->,(4,5:?<7/=:-/5):@12! =,-,A:@ !"#$%&#’%"(&%)"*+) /-<$B,8,5/$,<AC,>7,A<,C:A7$,<7-+,-./-0 ! ’ & - / " + . ) !? !! !’ !& !- !/ ! )?(" )/(! )?() )"(" )!() )+(& ).(/ ).(- )’(? ."() .&(’ ./(/ ./(& .’(" ’ )(’ )?(? )?(& .)(. ..(+ )?(! )?(. )!(! ..(" .-(- ."(- ./(" ./(& .&() & ’(" )(. .+(/ )’(" ..(/ )&(+ )/(? )/(? ..(/ .&(. .-() .-(/ .’() .-(- - )(’ )(" !?(" )?(& )?(- )?(" )!(& )!(- )?() ."(! .-(! ./(+ ."(? .’(+ / &(/ !?(! /(- !?(’ )?(! )"() )/() )"(/ )?(& ."(& .&(. .-() ./(? .’(? " .(+ !!(- )() )() !?(- )!(? )’(? )!() ).(+ ."(" .’() ./(! ./(& .?(! + ’(+ )() -(’ )() &(’ )(+ )"(. )"(. )!(- ."() .&(" .-(. .-(. .’(’ . !(/ )(’ ’(. )(? -(! .(/ &(& )+() )’(’ .+(/ .&() ./(+ ./(- .’(+ ) !(" .(. ’(. .(+ &(+ .(+ &(’ ’(? )!() ."() .&(& ./(’ ./(+ .’(" !? .(/ !!(" )() )(- !?(& !(& )(’ .(& .(/ ."() .’(? ./(/ ./(! .?(+ !! !&(. !"(- !/(! !-(/ !-(- !-(& !&(. !&(! !&(" !&() .?(. .’(! .!(? +.(’ !’ !"(- !-(& !"(/ !/(? !/(" !"(/ !/(. !/(" !"(’ !+(+ !.(. .&() .’(’ .&(" !& !/(’ !/() !"(- !/(? !/(. !/(- !"(’ !/(? !/(- !-(. !.() !+(& )/() ."(? !- !-(" !"(& !/() !-(? !/(& !-(+ !/(& !-(+ !-(’ !-() !)() !+(& -(’ .&(/ !/ !"(’ !"(" !"(! !/(" !"() !)(& !"() !"(’ !"(’ !.(/ ’!(. !+(& !-(! !-(. !:杨桃实蝇 )#*"&+*!&#*#&#12+$#!;’:番石榴实蝇 )> *+&&!*"#;&:桔小实蝇 )> 0+&(#$’(;-:短条面包果实蝇 )> 3&#-!43!$0’;/:香蕉实蝇 )> 1-(#;":小昆士兰实蝇 )> 4!+5-1!&#$’(;+:芒果实蝇 )> +**’6’"#$’(;.:木瓜实蝇 )> 6#6#7#!;):菲律宾实蝇 )> 65’$’66’4!4(’(;!?:昆士兰实蝇 )> "&7+4’;!!:三带实蝇 )> -12&+(#;!’:油橄榄果实蝇 )> +$!#!;!&:瓜实蝇 )> *-*-&2’"#!;!-:南瓜实蝇 )> "#-;!/:地中海实蝇 %!&#"’"’( *#6’"#"#> 判断相互之间亲缘关系的远近(,;8<= !" #$>,’??&)。 # 讨论 目前,实蝇的分类以成虫形态学特征为主要鉴 定依据,!/ 种实蝇 CD!基因序列比对分析结果表 在桔小实蝇线粒体 2,# 中,#$ 含量近似的基 明,果实蝇属 )#*"&+*!&# 亚属内 CD!基因同源性大 因都是位于 %链上,#$含量差异很大的基因都位于 都高于不同亚属间,这一结果与形态学分类的结果 ,链上,而且在油橄榄果实蝇和地中海实蝇中也有 基本一致(表 &)。但由于实蝇种类多,形态分类还 类似的现象。其可能的原因是受进化压力的影响, 没有统一标准,各家意见不一,有些种类的分类地位 自然选择对蛋白编码基因施加不同的替代压力,使 较为混乱,如寡鬃实蝇族(2;E=@=)内属或亚属之间的 得不同区域产生碱基选择的偏好性。这一现象也许 关系。同时,实蝇新属和新种描述还在增加(285J, 会对分子系统发生的研究产生积极的作用,将相关 !).);K;@EFEB ;@< 285J,’??&),特别是一些复合种团 物种的线粒体单一基因进行分析,由其碱基组成来 的分类还存在争议,如桔小实蝇复合种团中的木瓜 9W% 昆虫学报 5-"#32"’8’$’1)-#?)2)-# &%卷 实蝇和杨桃实蝇可以交配,产生后代;有的种类需借 (H"==/#):7EWS: 助分布和寄主才能区分。桔小实蝇复合种团的区分 .31B0BY)V,)4>QK+J,$%%R: +1>QC>1"?3151>Q?=>B2>?,B0’X213(201? 3154>B045?0@M>=A42(213>()2=(>43:M>=A42(253>)@40’+"?(43/23,*>Q 需借助更能反映实蝇生命本质的分子生物学方法 Z>3/315315(A>H0"(A[3B2@2B# 5.7"# 32"’8’$#,R%:7L7E7&S: (!" !" #$#,$%%&)。桔小实蝇线粒体基因组全序列 .0"F.,ZA31CKG,$%%&: [0(>1(23/52?(42X"(201?0@(A>@4"2(@/N (#-",’-!,# 的测定,为实蝇分子进化和分子鉴定研究提供了更 >’,7#$)7()2=(>43:M>=A42(253>)21,A2133?=4>52B(>5XN,VJT;\# 5-"# 多的标记基因。 3-’$’1)-#?)2)-#,$(& 9):7&W8E7&9L[: 侯柏华,张润杰,$%%&: 实蝇’()*+基因序列数量仍有限,限制了实蝇 基于,VJT;\的桔小实蝇在中国适生区的预测# 生态学报,& 分子进化研究。而且部分已知序列可能需要进一步 (9):7&W8E7&9L] V231C6.,,A>1 G.,!31C G],."31C G,,G2 ];,$%%R: +5D31B>? 21 修订,如油橄榄果实蝇和地中海实蝇 ’()*+全序列 4>?>34BA 0@ (#-",’-!,# >’,7#$)7(.>15>/)21 ,A213# 32"’8’$’1)-#$ 均已两次修订,因此,应用某些 ’()*+ 序列特异性 %’.,2#$’/3#7"@0)2#,7($ $):8%E8S[: 梁光红,陈家骅,杨建全, 位点进行分子种类区分时,还需反复实验验证该位 黄居昌,季清娥,$%%R: 桔小实蝇国内研究概况# 华东昆虫学 点的稳定性,以排除个体基因突变或者测序误差的 报,7($ $):8%E8S] 影响。同时应用单一基因进行系统进化研究仍有局 V21 MG,Z>1C V,V231C 6^,V" !!,F21 H!,$%%&: ;@@>B(? 0@ >1(0’0=3(A0C>12B 1>’3(05>? 01 (A> 042>1(3/ @4"2( @/N, (#-",’-!,# 限性,如单一 ,-!基因不适用于桔小实蝇、杨桃实 ((#-",’-!,#)>’,7#$)7(.>15>/)# 5-"# 32"’8’$’1)-# ?)2)-#,LS(&): 蝇、木瓜实蝇、菲律宾实蝇、芒果实蝇等复合种团以 9RWE9L7[: 林进添,曾玲,梁广文,陆永跃,宾淑英,$%%&: 病 及桔小实蝇不同地理种群的系统分析(余道坚, 原线虫对桔小实蝇种群的控制作用# 昆虫学报,LS(&):9RWE $%%&)。要解决实蝇科昆虫中类似桔小实蝇复合种 9L7] 团等低级阶元的系统进化问题,需要寻找进化速率 *3452U,,343=>//2+,)3//32K,$%%R: MA>’2(0BA015423/C>10’>0@(A>0/2D> @/N (#-",’-!,#’$!#!:(Q0A3=/0(N=>?@40’52?(31(C>0C43=A2B3//0B3(201?# 更快的基因(如 *+). 亚基基因)或片段(微卫星 :27!-"&’$# ()’$#,7($ W):W%&EW77: )*+)等,甚至同时应用多个进化速度不等的基因进 [31 Z[,Z>1C V,^>1 H!,$%%W: T2B40?3(>//2(> )*+ =0/N’04=A2?’ 21 行遗传分析。 52@@>4>1( =>?(2B25>_4>?2?(31( ?(4321? 0@ (A> 042>1(3/ @4"2( @/N (#-",’-!,# >’,7#$)7(.>15>/)()2=(>43:M>(42=A2(253>)# 5-"#32"’8’$’1)-#?)2)-#, !" !"#$%&’()*+,-()./01 L(8 &):S9LES99[: 潘志萍,曾玲,温硕洋,$%%W: 桔小实蝇抗性 品系的微卫星)*+分析# 昆虫学报,L(8 &):S9LES99] 23456789:;<=>?@ABCDEFG HA2^,!>.,$%%L: 6>1>(2B52@@>4>1(23(20121@2D>C>0C43=A2B=0="/3(201?0@ 参 考 文 献(!"#"$"%&"’) (A> 042>1(3/ @4"2( @/N, (#-",’-!,# >’,7#$)7(.>15>/)()2=(>43: M>=A42(253>)21 !"1131 =40D21B># 5-"# 32"’8’$’1)-# ?)2)-#,L9(R): +/012!,+((34526,7897: ;<=4>??201 0@ (A>’2(0BA015423/ C>10’>21.>/3 RSLERSS[: 施伟,叶辉,$%%L: 云南桔小实蝇五个地理种群的遗 B>//?:"# ;D25>1B> @04 B0’=/>(> (431?B42=(201 0@ ’2(0BA015423/ )*+# 传分化研究# 昆虫学报,L(9 R):RSLERSS] %# &’$# ()’$#,&&:$&7E$9%: H2’01 ,,U43(2 U,F>BY>1X3BA +,,4>?=2 F,V2" .,K00Y [,788L: F3>GH,I2’J,H0A1.),G21FK,$%%L: MA>’2(0BA015423/C>10’>0@(A> ;D0/"(201,Q>2CA(21C,315 =AN/0C>1>(2B "(2/2(N 0@ ’2(0BA015423/ C>1> @24>@/N,*+,’-’!$)#,./#:B0’=/>(>)*+?>O">1B>,C>10’>04C312P3(201, ?>O">1B>? 315 3 B0’=2/3(201 0@ B01?>4D>5 =0/N’>43?> BA321 4>3B(201 315=AN/0C>1>(2B313/N?2?Q2(A0(A>421?>B(?# &’$# *0+$’1!2!"# 34’$#, =42’>4?# 522# 32"’8’$# ?’-# 58#,S9:7E&7: R$:89SE8S&: H=310?V,I0"(40"’X3?6,I0(?N@3Y2?T,$%%%: MA>’2(0BA015423/ C>10’> F>345,F,T2// ),,0//21? U.,788R: MA> ’2(0BA015423/ C>10’> 0@ (A> 0@ (A> T>52(>4431>31 @4"2( @/N,@!,#")")7 -#6)"#"## :27!-" &’$# ()’$#, ’0?O"2(052’60!$!71#89)#!:)*+?>O">1B>,C>10’>04C312P3(201,315 8:7R8E7LL: B0’=342?01?Q2(A’2(0BA015423/?>O">1B>?0@0(A>421?>B(?# :27!-"&’$# ‘2C2/31V,H(01>Y21C T,.34=>1521C .,.3QY>? I,^2/?01 +,,7887: ()’$#,$:7%RE7$L: +@42B31 =0="/3(201? 315 (A> >D0/"(201 0@ A"’31 ’2(0BA015423/ )*+# ,A42?(>1?01 V),U00(> K.,78W%: F20/0CN 0@ @4"2( @/2>?# 522# ;!4# ?-)!2-!,$&(R &%$9):7&%RE7&%9: 32"’8’$#,(& $):797E78$: ^31C\G,788W: MA> @4"2( @/2>?()2=(>43:M>=A42(253>)0@ (A> ;3?( +?231 ,40P2>4K.,,40P2>4 !,,788R: MA>’2(0BA015423/ C>10’> 0@ (A>A01>NX>> 4>C201# 5-"#A’’"#B’2’8)-#?)2)-#,$7(H"==/#):7ERRS[: 汪兴鉴, 56)78!$$)/!,#:B0’=/>(>?>O">1B>315 C>10’>04C312P3(201# <!2!")-7, 788W: 东亚地区双翅目实蝇科昆虫# 动物分类学报,$7(增刊): 7RR:89E779: 7ERRS] )4>QK+J,78S8: MA>(40=2B3/@4"2(@/2>?()2=(>43:M>=A42(253>:)3B213>)0@ ^0/?(>1A0/’> )K,,/34N )-,78S&: H>O">1B> >D0/"(201 0@ C,’7’60)$# (A>+"?(43/3?231 315 -B>31231 K>C201?# &!8# =># &.7#,$W:7E ’2(0BA015423/)*+# <!2!")-7,7%8:9$&E9LL: &$7: ^0/?(>1A0/’> )K,788$: +12’3/ ’2(0BA015423/ )*+:?(4"B("4> 315 )4>QK+J,.31B0BY)V,788L: MA>(#-",’-!,#>’,7#$)7B0’=/><0@@4"2(@/2>? >D0/"(201# :2"# ;!4# @+"’$#,7L7:79RE$7W: ()2=(>43:M>=A42(253>:)3B213>)21 +?23# (.$$# 32"’8’$# ;!7#,$ !")G,,A>1ZV,ZA31CKG,!21^!,$%%&: K>3/_(2’>O"3/2(3(2D>[,K@04 >期 徐浪等:桔小实蝇线粒体基因组全序列及其分析 SM; !"# $%&’#(!$)% *%+ $+#%!$,$(*!$)% ), !"#$%&#’%" ()*+*((*,’,-*- *%+ 基,刘金耀,陈华忠,高泉准,孙国坤,洪赞侨,孙德华,陈加 !"#$%&#’%"&##*(*$"+*-(-$’!#.*:/#’".$!$+*#)0&$%123456.##%*&&*78 福,;RR>? 桔小实蝇生物学特性8 华东昆虫学报,(S A):M9=M>] ."//+’-!0++8 1&&+8,9::;<:=;<>? O"*%13H,2"$UF,;RRA? F$!)(")%+.$*E-XJ’)E7K).’"$&K&$%*%$K*E&:* 30 -@,A<<9? 2!0+7 )% 5*’$+ B+#%!$,$(*!$)% ), C0*.*%!$%# D.0$! DE7 .#T$#Q8 1&&+&6*#"+.’-’"%#),;(: :):A>R=AR>[? 张亚平,施立明, (-$’!#.*:/#’".$!$+*#)4*&#+ )% F)E#(0E*. /#("%$G0#&8 H"- /"#&$&, ;RRA? 动物线粒体 -XJ多态性的研究概况8 动物学研究,;: 6.*+0*!#2("))E),!"#I"$%#&#J(*+#K7),2($#%(#&,4#$L$%18 ;;=;M, (:):A>R=AR>] :A=9N[? 余道坚,A<<9? 检疫性实蝇分子生物学快速鉴定技术的 O"0OP,3#P,O"*%1O3,A<<9? F)E#(0E*.$+#%!$,$(*!$)%),&$Y !"#$%&#’%" 研究8 中国科学院研究生院博士学位论文8 ;;=;M,:A=9N] &’#($#&(-$’!#.*:/#’".$!$+*#)W*&#+ )% K!-XJ8 9#$" 5,$&2&+&6*#" O"*%1-,P#Q$!!6F,;RRS? B%&#(!K$!)(")%+.$*E()%!.)E.#1$)%:J.#T$#Q), 3*,*#",N(> :)::>M=:R<[? 朱振华,叶辉,张志英,A<<9? 基于 $!&&!.0(!0.#,#T)E0!$)%*%+0&#,0E%#&&$%#T)E0!$)%*.7&!0+$#&8 !*&#)’28 K!-XJI7!W的六种果实蝇的分子鉴定(双翅目:实蝇科)8 昆虫 34-$8 5#&+8,A(9 A):RR=;A<? 学报,N(> :)::>M=:R<] O"*%1C3,U$%O@,U$0@3,I"#%PO,6*)CO,20% 6V,P)%1OC,20% -D,I"#% @D,;RR>? 2!0+7 )% !"# W$)E)17 ), ).$#%!*E ,.0$! ,E78 (责任编辑:袁德成) 5,$&2&+&6*#"+7&0%,"+&/5"-$8)*,",(S A):M9=M>[? 张清源,林振

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