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中国四个飞蝗种群的线粒体基因组测定和分析

作　者: 江东阳
导　师: 黄原
学　校: 陕西师范大学
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 东亚飞蝗亚洲飞蝗西藏飞蝗线粒体基因组种群基因组学
分类号: S433.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本研究采用长PCR和Sub-PCR相结合的方法,测定了中国飞蝗的四个种群——西藏飞蝗、亚洲飞蝗的松潘种群、东亚飞蝗的临沧种群和香格里拉种群的线粒体基因组序列,并进行了组装、注释和分析。比较分析了西藏飞蝗、亚洲飞蝗的松潘种群和新疆种群、东亚飞蝗的临沧种群和香格里拉种群、海南种群、非洲飞蝗的线粒体基因组序列,并研究了七个种群的系统发育关系。主要结论如下1.四个飞蝗种群线粒体基因组全序列长度分别为：西藏飞蝗15903 bp,亚洲飞蝗的松潘种群15901 bp,东亚飞蝗的临沧种群15886 bp,香格里拉种群15898 bp。四个飞蝗种群线粒体基因组均编码37个线粒体基因(13个蛋白质编码基因,22个tRNA基因,2个rRNA基因)和并有长度为1033～1034 bp的A+T丰富区。2.西藏飞蝗、亚洲飞蝗的松潘种群、东亚飞蝗的临沧种群和香格里拉种群的线粒体基因组全序列、蛋白编码区、tRNA和rRNA均具有A／T偏向性。临沧种群的线粒体全基因组的A+T含量最高,为77.5%,西藏飞蝗的线粒体全基因组A+T含量最低,为75.3%。3.西藏飞蝗、亚洲飞蝗的松潘种群、东亚飞蝗的临沧种群和香格里拉种群的线粒体基因组的具有相似的同义密码子使用偏向性。线粒体基因组中同义密码子的使用与基因组所编码的tRNA反密码子匹配情况关系不大,而与密码子第三位点的碱基组成紧密相关。密码子第三位点为A或T的氨基酸的使用频率最高。4.西藏飞蝗、亚洲飞蝗的松潘种群、东亚飞蝗的临沧种群和香格里拉种群线粒体基因组的蛋白编码基因中,COI基因起始密码子均为特殊起始密码子ATTA,ND5基因终止密码子均为不完全终止密码子T。其余基因的起始密码子均为ATN,终止密码子均为TAA或TAG。5.西藏飞蝗、亚洲飞蝗的松潘种群、东亚飞蝗的临沧种群和香格里拉种群线粒体基因组的tRNA除tRNASer(S-AGN)均缺少DHU臂外,其余均能形成典型的三叶草二级结构。tRNA二级结构均存在一定数目的碱基错配现象。大部分为G-U错配,其他错配较少。6.西藏飞蝗、亚洲飞蝗的松潘种群和新疆种群、东亚飞蝗的临沧种群、香格里拉种群、海南种群、非洲飞蝗的线粒体基因组控制区均具有保守模块Block A、Block B、Block E1、BlockE2、和Block F。Block E1、Block E2两个区域同它们之间的序列可以形成茎环二级结构,参与复制起始的调控。7.非洲飞蝗(Locusta migratoria migratorioides)与西藏飞蝗(Locusta migratoria tibetensis)为姐妹群；东亚飞蝗(Locusta migratoria manilensis)的3个种群并未形成单系群,而是与非洲飞蝗和西藏飞蝗组成单系群,拥有共同的祖先,该起源与亚洲飞蝗(Locusta migratoria migratoria)不同。8.松潘种群与新疆种群为一个单系群。松潘种群不是东亚飞蝗(Locusta migratoria manilensis),而应是亚洲飞蝗(Locusta migratoria migratoria)。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-11
第一部分前言  11-25
  1 飞蝗研究概况  11-16
    1.1 飞蝗分类地位及分布  11-12
    1.2 飞蝗研究进展  12-14
    1.3 我国不同地理区系飞蝗关系和历史演化过程的讨论  14-16
  2 种群基因组学  16-22
    2.1 种群基因组学的起始、技术基础和概念  16-18
    2.2 关于种群基因组学的重要假设  18-20
    2.3 种群基因组学的研究步骤  20-22
  3 线粒体基因组  22-23
    3.1 线粒体基因组结构  22-23
    3.2 动物线粒体基因组遗传和进化特点  23
  4 本项研究的意义  23-25
第二部分材料与方法  25-37
  1 实验材料  25-28
    1.1 标本的采集、保存与鉴定  25
    1.2 实验仪器和试剂  25-27
    1.3 生物信息学软件  27-28
  2 实验方法  28-33
    2.1 总DNA提取  28
    2.2 总DNA检测  28-29
    2.3 PCR引物设计及PCR扩增  29-32
    2.4 Sub-PCR扩增产物测序  32-33
  3 序列编辑和组成分析  33-34
    3.1 测序结果的片段拼接  33
    3.2 线粒体基因组序列的基因定位与注释  33
    3.3 序列组成分析  33
    3.4 RNA的二级结构的预测  33-34
  4 七个飞蝗种群线粒体基因组比较分析  34-35
  5 七个飞蝗种群线粒体基因组系统发育关系分析  35-37
    5.1 数据来源和数据集组成  35
    5.2 数据集系统发育信号检验  35-36
    5.3 建树方法  36-37
第三部分实验结果  37-42
  1 总DNA的提取  37
  2 PCR扩增及产物纯化  37-38
  3 测序结果及序列拼接  38-41
  4 去重复和序列调零  41-42
第四部分西藏飞蝗线粒体基因组  42-51
  1 线粒体基因组的基本结构和组成特征  42-44
    1.1 基因组结构  42-44
    1.2 基因重叠区和基因间隔区  44
    1.3 核苷酸组成特点  44
  2 蛋白质基因  44-48
    2.1 蛋白质基因碱基组成偏向性分析  44-45
    2.2 蛋白质基因密码子使用  45-48
  3 tRNA基因  48
  4 rRNA基因  48
  5 A+T丰富区  48-51
第五部分东亚飞蝗松潘种群线粒体基因组  51-58
  1 线粒体基因组的基本结构和组成特征  51-53
    1.1 基因组结构  51-53
    1.2 基因重叠区和基因间隔区  53
    1.3 核苷酸组成特点  53
  2 蛋白质基因  53-54
    2.1 蛋白质基因碱基组成偏向性分析  53-54
    2.2 蛋白质基因密码子使用  54
  3 tRNA基因  54-55
  4 rRNA基因  55
  5 A+T丰富区  55-58
第六部分东亚飞蝗临沧种群线粒体基因组  58-65
  1 线粒体基因组的基本结构和组成特征  58-60
    1.1 基因组结构  58-60
    1.2 基因重叠区和基因间隔区  60
    1.3 核苷酸组成特点  60
  2 蛋白质基因  60-61
    2.1 蛋白质基因碱基组成偏向性分析  60-61
    2.2 蛋白质基因密码子使用  61
  3 tRNA基因  61-62
  4 rRNA基因  62
  5 A+T丰富区  62-65
第七部分东亚飞蝗香格里拉种群线粒体基因组  65-72
  1 线粒体基因组的基本结构和组成特征  65-67
    1.1 基因组结构  65-67
    1.2 基因重叠区和基因间隔区  67
    1.3 核苷酸组成特点  67
  2 蛋白质基因  67-68
    2.1 蛋白质基因碱基组成偏向性分析  67-68
    2.2 蛋白质基因密码子使用  68
  3 tRNA基因  68-69
  4 rRNA基因  69
  5 A+T丰富区  69-72
第八部分七个飞蝗种群线粒体基因组比较分析  72-79
  1 七个飞蝗种群线粒体基因组比对结果  72-73
  2 七个飞蝗种群线粒体基因组结构比较  73-76
  3 七个飞蝗种群的控制区分析  76-79
第九部分七个飞蝗种群线粒体基因组系统发育关系分析  79-85
  1 碱基替代饱合性分析  79-80
  2 g1检验  80-81
  3 PTP检验  81
  4 构建系统发育关系树  81-83
    4.1 简约法建树  81-82
    4.2 最大似然法建树  82
    4.3 贝叶斯系统发育推论  82-83
  5 讨论  83-85
结论  85-87
参考文献  87-98
致谢  98-99
攻读学位期间的研究成果  99

中国四个飞蝗种群的线粒体基因组测定和分析

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