家蚕追寄蝇线粒体基因组的结构和种系进化研究

论文摘要

家蚕追寄蝇（Exorista sorbillans）长期以来对蚕丝业造成一定的经济损失,对这一物种认识仅集中在生理、生态和寄生机制方面。本文利用分子手段研究家蚕追寄蝇在系统进化中的进化位,为寻求生物防治新途径提供理论支持。家蚕追寄蝇的线粒体DNA序列通过PCR技术扩增获得,并为种系分析提供分子信息。种系进化分析包括:种系进化树的绘制和线粒体基因序列比对,前者的绘制方法主要是邻接法（NJ）、最大简约法（MP）、最大似然法（ML）和贝叶斯法（BPP）;后者主要集中在研究纲内和纲间的种系关系。研究结果如下:1.昆虫纲背景下寄蝇科进化关系家蚕追寄蝇为双翅目、寄蝇科、追寄蝇属昆虫,寄生家蚕后引起多化性蚕蛆病。研究家蚕追寄蝇种群的系统发生关系,采用PCR技术扩增了家蚕追寄蝇的线粒体DNA（mtDNA）片段,序列结构与其它21个昆虫物种的同源片段序列结构基本一致,说明线粒体DNA基因排列和基因结构的保守性;家蚕追寄蝇mtDNA的cyto b蛋白和tRNALeu基因的二级结构符合功能大分子的空间结构特征,维持一定的保守进化;双翅目昆虫不同蝇类mtDNA中的cyto b基因、Cyto b蛋白及tRNALeu基因序列的同源性高,保证种系发生树的准确性。基于包括家蚕追寄蝇在内的12个双翅目昆虫、5个鳞翅目昆虫、4个鞘翅目昆虫、1个直翅目昆虫的cyto b基因编码氨基酸序列的进化分析表明:双翅目中蝇类的进化次序依次为狂蝇科、果蝇科、寄蝇科、蝇科、丽蝇科,寄蝇科与蝇科和果蝇科之间的进化距离较近;鳞翅目处于种系发生树树分叉的起点,起源最早,双翅目处于种系发生树树分叉的最末端,起源最晚。2.节肢动物门背景下昆虫纲进化关系家蚕追寄蝇属于节肢动物门昆虫纲追寄蝇科,完整线粒体基因组序列用PCR技术测通。首先,线粒体基因组的介绍涉及到基因位点,碱基偏好性和双链环形DNA分子。在碱基组成和链偏好性方面,重链的编码基因通常在第3位碱基上使用T+G含量大于50 %,这些位点显示较高的T/G比值。其次,种系进化树明显地指出昆虫纲与甲壳纲亲缘关系近,甲壳纲分为两大分支,另外一支靠近倍足纲。同时,多足亚门被证明是由假定节肢动物原始祖先—鲎多分支进化而来,各纲之间表现出旁系进化的特征。最后,甲壳纲在种系进化上具有辐射进化特点,这一点表现在线粒体基因序列比较上。而包括家蚕追寄蝇在内的昆虫纲在线粒体排列上表现一致性。trnL的移位事件同时发生在昆虫纲和甲壳纲之中,支持关于昆虫纲来源于甲壳纲的假说,并且,龙虾（Panulirus stimpsoni）被推测是在进化上处于甲壳纲和昆虫纲的过渡物种。多足亚门各纲之间在线粒体基因排列上没有共同事件发生,推测出它们很可能是多系统进化。本研究阐明了家蚕追寄蝇线粒体基因组物理图谱和链碱基偏好性,以及分析了这一物种在昆虫纲和节肢动物门分类元中的进化地位和种系关系。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 文献综述
• 1 家蚕追寄蝇寄生和防治研究进展
• 1.1 追寄蝇寄生行为的研究进展
• 1.2 家蚕对蝇蛆免疫反应的研究进展
• 1.3 家蚕追寄蝇防治方法的研究进展
• 2 线粒体基因在种系进化中的研究进展
• 2.1 线粒体基因生物学特点和进化应用
• 2.2 线粒体基因结构重排的进化应用
• 3 种系进化树的构建方法
• 3.1 邻接法特点
• 3.2 最大简约法特点
• 3.3 最大似然法特点
• 3.4 贝叶斯法特点
• 3.5 种系进化树分析方法比较
• 第二章 材料与方法
• 1 实验材料
• 1.1 蝇品种
• 1.2 分子生物学试剂
• 1.3 培养基
• 1.3.1 LB 培养基（Luria–Bertani 培养基）
• 1.3.2 含氨苄抗性LB 固体培养基
• 1.4 缓冲液和常用溶液
• 1.4.1 氨苄青霉素
• 1.4.2 TE 缓冲液
• 1.4.4 25 mg/mL IPTG
• 1.4.5 2.5% X-gal（5-溴-4-氯-3-吲哚-β-半乳糖苷）
• 1.4.6 3 mol/L NaAc
• 1.4.7 饱和酚
• 1.4.8 氯仿
• 1.5 核酸电泳相关试剂
• 1.5.1 5×TBE 缓冲液
• 1.5.2 10 mg/mL EB（溴化乙锭）
• 1.6 其它试剂
• 2 实验方法
• 2.1 细菌的培养和收集
• 2.2 质粒DNA 少量快速提取--碱法
• 2.3 家蚕追寄蝇基因组DNA 的抽提
• 2.4 PCR 反应
• 2.5 酶切反应
• 2.6 连接反应
• 2.7 感受态细胞的制备
• 2.8 连接产物的转化
• 第三章 家蚕追寄蝇cyto b 及其侧翼tRNA 基因克隆序列结构和进化分析
• 1 材料与方法
• 1.1 材料及主要试剂
• 1.2 方法
• 1.2.1 家蚕追寄蝇基因组DNA 的提取
• 1.2.2 家蚕追寄蝇mtDNA 片段的克隆
• 1.2.3 家蚕追寄蝇mtDNA 片段的序列分析与系统进化树构建
• 2 结果与分析
• 2.1 家蚕追寄蝇mtDNA cyto b 基因区域的序列分析
• 2.1.1 mtDNA 片段的克隆
• 2.1.2 mtDNA cyto b 基因推导的氨基酸序列结构
• 2.2 家蚕追寄蝇mtDNA 中cyto b 基因的序列同源性分析和蛋白质结构预测
• 2.3 家蚕追寄蝇mtDNA 中部分tRNA 基因序列结构
• 2.4 家蚕追寄蝇的进化分析
• 3 讨论
• 第四章 家蚕追寄蝇线粒体基因组克隆及节肢动物门的进化关系
• 1 材料和方法
• 1.1 样品 DNA 抽提
• 1.2 PCR 扩增和测序
• 1.3 序列比对
• 1.4 种系进化树分析
• 1.5 线粒体基因组重排分析
• 2 结构和分析
• 2.1 线粒体基因组特点
• 2.2 线粒体基因组碱基组成和偏好性
• 2.3 节肢动物门各纲种系发生树分析
• 2.4 节肢动物门各纲线粒体基因重排分析
• 2.4.1 原始祖先鲎昆虫纲/综合纲模型
• 2.4.2 原始祖先鲎倍足纲模型
• 2.4.3 原始祖先鲎唇足纲模型
• 2.4.4 原始祖先鲎甲壳纲模型
• 2.5 节肢动物门各纲线粒体基因组重排进化树分析
• 3. 讨论
• 小结
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 致谢