论文摘要
线粒体基因组具有在细胞中大量存在、缺少重组、多为母系遗传、缺少内含子以及较高的进化速率等特点，因此被广泛用于比较和进化基因组、分子进化、种群遗传、物种鉴定和不同分类水平上的系统发生关系研究。线粒体基因排列比较研究是一种十分有力的系统发生研究工具。近年来研究表明，基于线粒体基因组序列的系统发生分析比仅使用基因片段进行的系统发生分析更具有说服力。作为双壳纲种类最丰富的亚纲，异齿亚纲贝类的分类关系一直存在着众多争议。特别是近年来，基于形态学的异齿亚纲传统分类受到了基于分子系统发生学研究结果的质疑。随着测序技术的发展以及测序成本的降低，线粒体基因组的测序和扩增变得越来越容易。到目前为止，异齿亚纲贝类只有10个物种线粒体基因组测定完成。本研究新测定了9种异齿亚纲贝类的12个线粒体基因组，其中包括西施舌4个个体的线粒体基因组。我们不但比较分析了新测定贝类的线粒体基因组基本组成和基因排列，同时也重建了异齿亚纲的系统发生关系。具体研究结果如下：1.竹蛏总科两种贝类线粒体基因组研究大竹蛏（Solengrandis）和长竹蛏(Solenstrictus)是中国两种重要的经济贝类。近年来由于过度捕捞，两种竹蛏的的野生种群数量急剧下降。然而到目前为止关于这两种经济种类的分子信息却非常少。本研究新测定了大竹蛏和长竹蛏的线粒体基因组并进行了比较分析。结果表明，两种竹蛏的线粒体基因组具有相似的组成结构、AT含量、基因大小和相同的基因排列顺序，然而两者的蛋白质编码基因的序列以及起始、终止密码子存在较大差异。非同义替换率与同义替换率的比值（Ka/Ks）显示，蛋白质编码基因cox1,cox2和cox3基因承受较强的选择压力，而nad2,nad3和nad6则承受较小的选择压力。两种竹蛏最长非编码区序列并不保守，但都含有发卡结构和(TA)12微卫星序列。长竹蛏最长非编码区中还存在另外一段串联重复序列。结果显示，两种竹蛏线粒体基因组存在明显差异，可以做为区分大竹蛏和长竹蛏的重要分子标记。2.樱蛤总科六种贝类线粒体基因组研究包括樱蛤总科在内的异齿亚纲贝类分类和系统发生学一直存在着诸多争议。线粒体基因组已被证实是一种解决系统发生关系的有力工具。本研究新测定了传统分类中属于樱蛤总科的6种贝类。6种贝类的线粒体基因组大小从16352bp到18182bp不等，6种贝类线粒体基因组的最大非编码区中均存在发卡结构，其中五个非编码区中还包含串联重复序列。值得注意的是同属的两个物种具有不同的基因排列顺序。利用本研究新测定的6种贝类和目前已公布的其它全部异齿亚纲贝类线粒体基因组的12个蛋白质编码基因构建了该亚纲的系统发生树。研究结果显示缢蛏与竹蛏总科的两种竹蛏聚为一支，而与樱蛤总科截蛏科相距较远。除缢蛏外的5种樱蛤总科贝类聚为一支，双线紫蛤与总角截蛏、彩虹明樱蛤和粗纹双带蛤具有较近的亲缘关系，却与其同属的紫彩血蛤关系更远。研究结果支持比较线粒体基因序列重排是一种有效的系统发生分析工具。通过12个蛋白质编码基因的系统发生分析，我们更倾向于缢蛏属应当划归竹蛏总科而非樱蛤总科。基因排列比较和系统发生分析结果都支持紫云蛤科紫蛤属为非单系发生。3.蛤蜊总科西施舌线粒体基因组研究越来越多海洋领域隐存种的揭示会增加我们对于海洋生物多样性和进化历史的理解。西施舌是一种重要的经济双壳贝类，但由于过度捕捞和自然环境的污染其种群数量严重下降。为了进一步检验西施舌中可能存在隐存种的假说，本研究新测定了来自中国南北方共四个个体的线粒体基因组。综合比较分析四个线粒体基因组结果显示西施舌南北方个体的线粒体基因组在基因组成、蛋白质编码基因、转运RNA、非编码区、遗传分化和系统发生分析都存在显著差异。基于线粒体基因组，本研究为西施舌存在隐存种这一假说提供了强有力的证据。此外，研究结果也支持了综合比较分析线粒体基因组是一种识别隐存种有力的工具。