轉錄組測序篩選核DNA序列標記重建螽斯系統進化史

《轉錄組測序篩選核DNA序列標記重建螽斯系統進化史》是依託河北大學，由周志軍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：轉錄組測序篩選核DNA序列標記重建螽斯系統進化史
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：周志軍
• 依託單位：河北大學

項目摘要

螽斯包括原螽、螽斯、駝螽、沙螽等類群,相當於螽次亞目。這些類群間系統進化關係不清，可選用的核DNA序列標記有限。本項目利用Illumina HiSeq 2000測定5種螽斯雄性成體轉錄組，預期每種獲得4Gb數據。通過與實驗室之前測定的優雅蟈螽轉錄組、公共資料庫相關數據比較，識別種間直系同源基因。計算長度超過500bp核基因種間序列分歧，選出進化速率適宜的核DNA序列標記。設計引物進行PCR驗證，選擇100個以上擴增效果良好的核DNA序列標記，並對由螽斯各類群選出的50個左右代表種擴增測序。採用超矩陣和超樹分析策略，構建穩健可靠的螽斯高級階元系統進化關係。採用比較轉錄組學方法實現核DNA序列標記高通量篩選，並在更多代表種中對這些核DNA序列標記進行擴增測序。研究結果不僅可重建螽斯系統進化史，追溯其聲通訊起源與進化，而且為直翅目其他類群系統進化研究提供大量核DNA序列標記。

結題摘要

本項研究是迄今為止對螽亞目Ensifera昆蟲進行的最為詳盡的系統發育分析。我們利用Illumina HiSeq 2500 高通量測序平台完成了優雅蟈螽兩性成體生殖腺及非生殖腺部分轉錄組和另外20種螽亞目昆蟲雄性成體轉錄組的測定和分析，包括螽斯總科Tettigonioidea 14種（涵蓋我國分布的9亞科中的8個），原螽總科Hagloidea 1種，駝螽總科Rhaphidophoroidea 1種，沙螽總科Stenopelmatoidea 1種，蟋蟀總科Grylloidea 2種，螻蛄總科Gryllotalpoidea 1種。各個轉錄組的初始下機數據量（Raw data）7.00–11.99Gb，經質控後得到高質量Clean data量4.93-7.62 Gb。20種螽斯轉錄組的fastq數據已上傳至NCBI的SRA資料庫（序列號為SRR5796866-SRR5796885）。對各種昆蟲轉錄組數據組裝、注釋和生物信息學分析，從OrthoDB9（http://www.orthodb.org）資料庫中挑選10種昆蟲作為參考物種。按照直系同源基因在這10個物種中都是單拷貝的標準，我們共得到包含1621個直系同源基因的數據集，並基於這些直系同源基因序列構建了螽亞目6總科21種系統進化樹。同時，我們新測定32種螽亞目昆蟲線粒體基因組。在三錐遲螽Lipotactes tripyrga中發現一種新的基因排列方式trnR-trnSAGN-trnAtrnN-trnG-nad3。結合NCBI資料庫中已公開數據，構建了59種螽亞目昆蟲系統進化樹（覆蓋全部現生總科）。結果支持將螽亞目分為grylloid和 non-grylloid兩個分支。支持螽斯總科、原螽總科、駝螽總科、沙螽總科、蟋蟀總科和螻蛄總科單系性，以及蟋蟀總科和螻蛄總科的姊妹群關係。螽斯總科被劃分為露螽科Phaneropteridae和螽斯科Tettigoniidae。通過比較基於轉錄組、線粒體基因組數據構建的系統進化樹及幾種關於螽亞目系統進化關係的假設，我們發現駝螽總科在基於轉錄組數據構建的系統進化樹上的位置非常特殊。後續有待於增加樣本量進行深入研究。發表學術論文13篇，其中SCI論文8篇，中文核心期刊論文5篇；1名博士和11名碩士研究生（畢業8人，另外3人將於2019年6月畢業）參與了本項目研究。