青藏高原蝗蟲線粒體基因組比較分析與適應性進化

《青藏高原蝗蟲線粒體基因組比較分析與適應性進化》是依託河北大學，由張道川擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：青藏高原蝗蟲線粒體基因組比較分析與適應性進化
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張道川
• 依託單位：河北大學

項目摘要

線粒體DNA是動物體內唯一存在的核外遺傳信息載體，提供了真核生物所需95%的能量，線粒體的氧化磷酸化作用除了產生熱量之外還產生直接為運動提供自由能的ATP，已有的研究表明，與能量代謝有關的基因是自然選擇的靶目標，因運動而產生的功能限制也是線粒體DNA進化的重要因素，那么，在具飛行能力和喪失飛行能力的昆蟲中，線粒體基因又面臨著怎樣的選擇壓力、如何適應進化呢？本項目選擇青藏高原蝗蟲特有種，特別是無翅、翅退化種類進行線粒體基因組序列測定，結合已發表的序列進行比較分析，運用分子系統學和生物信息學原理和方法，揭示其線粒體基因組特徵及其適應性進化，進一步從分子水平上探討青藏高原蝗蟲適應性進化的分子機理，具有重要的原始創新意義和科學價值。

結題摘要

本項目選擇青藏高原蝗蟲特有種，特別是無翅、翅退化種類進行線粒體基因組序列測定，結合已發表的序列進行比較分析，運用分子系統學和生物信息學原理和方法，揭示其線粒體基因組特徵及其適應性進化，進一步從分子水平上探討青藏高原蝗蟲適應性進化的分子機理，具有重要的原始創新意義和科學價值。 本項目測定了直翅目4總科10科30種蝗蟲線粒體基因組全序列，無翅種類3種，翅退化（側置）13種，翅發達14種，其中青藏高原分布10種。 基於12種青藏高原類群和18種現已測定的國內其他地區蝗蟲種類，對青藏高原蝗蟲線粒體基因組的適應性進化進行了初步探討。NVR和AAVR分析表明，nad2、atp8和nad6極有可能是蝗蟲線粒體基因組參與適應性進化的遺傳基礎；Ka/Ks分析顯示cob、nad2、nad3、nad5、nad4和nad1進化速率較快，可能在高原適應性過程中受到了選擇。 與蝗蟲適應性進化相關基因：cox1、nad3、cox3、nad2。就14種斑腿蝗科昆蟲而言，其Ka/Ks值出現cox1＞nad3＞cox3＞nad2的結果。在善飛蝗蟲類群中cox3基因的Ka/Ks值最大，其次為nad2基因、atp8基因以及nad4基因，呈現cox3＞nad2＞atp8＞nad4。而在不善飛類群中nad3基因的ka/ks 值超過了1，出現nad3＞1＞nad2＞nad6＞atp8 的走勢。 基於2種飛蝗亞科、2種斑翅蝗亞科、4種異痂蝗亞科和6種痂蝗亞科共14蝗蟲的線粒體蛋白編碼基因構建系統發育樹，結果表明，不支持將異痂蝗屬從痂蝗亞科中分出並建立新亞科，而是傾向於將異痂蝗屬放在痂蝗亞科之下。