直翅目昆蟲線粒體控制區結構與分子進化模式

《直翅目昆蟲線粒體控制區結構與分子進化模式》是依託河北大學，由周志軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：直翅目昆蟲線粒體控制區結構與分子進化模式
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：周志軍
• 依託單位：河北大學

項目摘要

線粒體控制區是多數動物線粒體基因組中唯一的大段非編碼區，與線粒體基因組的複製與轉錄調控相關。我們對昆蟲線粒體控制區的組織結構特點和分子進化模式認識十分有限。線粒體控制區的組織結構模式是否具有類群特異性？哪些具體區域參與了線粒體基因組複製與轉錄調控？前期我們發現，直翅目疑鉤額螽線粒體控制區長度僅70 bp，它是否可以代表直翅目昆蟲線粒體控制區最簡潔形式？還是與相鄰基因共享著部分鹼基序列？線粒體控制區高變的特點在昆蟲分子進化研究中的意義？本項目通過在直翅目各類群中代表性地選擇100 余種昆蟲（每種平均5個個體），對其線粒體控制區進行測定。通過對所獲得的控制區序列進行比較分析，揭示直翅目昆蟲線粒體控制區的組織結構特點與分子進化模式；發現一些與其調控功能相關的保守序列模組及二級結構單元；並在此基礎上，探討線粒體控制區序列在直翅目昆蟲群體遺傳結構、種群分化和近源種間系統發育研究中的套用價值。

結題摘要

項目執行過程中，我們先後赴雲南、廣西、海南、四川、貴州、浙江、西藏等省區進行了實驗材料收集。種內及近緣種間線粒體DNA控制區研究主要包括：①斑翅草螽Conocephalus maculates 9個地理群體線粒體DNA控制區序列變異及遺傳多樣性分析，並以同屬的長瓣草螽C. gladiatus、峨眉草螽C. emeiensis、悅鳴草螽C. melaenus及竹草螽C. bambusanus為外群，對斑翅草螽種群遺傳結構進行了研究；②5種蟈螽屬Gampsocleis昆蟲，暗褐蟈螽G. sedakovii、優雅蟈螽G. gratiosa、中華蟈螽G. sinensis、烏蘇里蟈螽G. ussuriensis和隆線蟈螽G. carinata的線粒體DNA控制區比較研究；上述研究結果表明：由於線粒體DNA控制區序列進化速率較快，在群體遺傳結構、種群分化與近緣種間系統發育關係研究中具有很好的套用前景。關於高級階元間線粒體DNA控制區比較研究，我們測定並比較了近百種直翅目昆蟲線粒體DNA控制區序列，發現直翅目兩亞目的線粒體DNA控制區表現出不同的結構特點，蝗亞目具有一個保守的5′端側翼序列為“TTATA”、莖區>15bp的莖-環結構；但螽亞目則具有“(TA)n” 和“poly-A”結構；此外，我們還對原螽總科Tarragoilus diuturnus、螽斯總科紡織娘Mecopoda elongate、日本紡織娘M. niponensis、斑腿棲螽Xizicus fascipes、日本似織螽Hexacentrus japonicas線粒體基因組全序列進行了測定和分析，並對原螽總科在螽亞目中的系統學地位研究發現：原螽總科T. diuturnus與駝螽總科Troglophilus neglectus形成一個單系分枝，該分枝與螽斯總科呈姊妹群關係。利用線粒體cox1和cytb基因片段對草螽亞科9屬35種（廣布種包括多個地理種群樣本）的DNA條形碼研究表明：線粒體cox1和cytb都可作為草螽亞科物種鑑定的理想分子標記，但所獲得的線粒體cox1和cytb序列中均存在不易察覺的Numt序列。為保證基於DNA條形碼技術的物種鑑定準確率，建議將線粒體cytb作為備用靶標基因使用。目前發表學術論文7篇，其中SCI論文3篇，國核心心刊物論文4篇；6名研究生先後參與了本項目的研究工作，並畢業3名。