白蜡蚧%28半翅目：胸喙亚目：蚧总科%29部分线粒体基因组.pdf

第 卷第期 年月贵 州 林 业 科 技G u i z h o uF o r e s t r yS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yV o l ,N o J u n,白蜡蚧(半翅目:胸喙亚目:蚧总科)部分线粒体基因组胡凯,耿继斌,张念念,田茂娟,班启明,邱建生(贵州省林业科学研究院,贵州 贵阳 ;威宁县林业局,贵州 毕节 ;望谟县林业局,贵州 黔西南 )摘要:为了进一步探讨蚧总科线粒体基因组特征和胸喙亚目内部的系统发育关系.基于二代高通量测序(N G S)获得了白蜡蚧部分线粒体基因组,并进行生物信息学分析;同时,基于总科 种半翅目昆虫个线粒体蛋白编码基因序列运用最大似然法重建了胸喙亚目系统发育树.结果表明:白蜡蚧和咖啡黑盔蚧的线粒体基因组有较高的相似性;系统发育树显示胸喙亚目内部个总科间的进化关系为(蚧总科C o c c o i d e a 蚜总科A p h i d o i d e a)(粉虱总科A l e y r o d o i d e a木虱总科P s y l l o i d e a).关键词:线粒体基因组;蚧科;白蜡蚧属;系统发育分析中图分类号:S 文献标识码:AP a r t i a lm i t o g e n o m eo fE r i c e r u sp e l a(H e m i p t e r a:S t e r n o r r h y n c h a:C o c c o i d e a)HUK a i,G E NGJ i b i n,Z HAN GN i a n n i a n,T I AN M a o j u a n,B ANQ i m i n g,Q I UJ i a n s h e n g(G u i z h o uA c a d e m yo fF o r e s t r y,G u i y a n g ,C h i n a;F o r e s t r yA d m i n i s t r a t i o no fW e i n i n gC o u n t y,B i j i e ,C h i n a;F o r e s t r yA d m i n i s t r a t i o no fW a n g m oC o u n t y,Q i a n x i n a n ,C h i n a)A b s t r a c t:T h i ss t u d ya i m s t oe x p l o r e t h em i t o c h o n d r i a l g e n o m e(m i t o g e n o m e)c h a r a c t e r i s t i c so f t h es u p e r f a m i l yC o c c o i d e aa n dp h y l o g e n e t i c r e l a t i o n s h i p sw i t h i n t h e s u b o r d e rS t e r n o r r h y n c h a P a r t i a lm i t o g e n o m e so fE r i c e r u sp e l aw e r eo b t a i n e du s i n gn e x tg e n e r a t i o ns e q u e n c i n g(NG S)T h eb i o i n f o r m a t i c sa n a l y s i sw a sa l s op e r f o r m e d M e a n w h i l e,ap h y l o g e n e t i ct r e eo fS t e r n o r r h y n c h aw a sr e c o n s t r u c t e du s i n gt h em a x i m u ml i k e l i h o o dm e t h o d,a c c o r d i n g t o t h e s e q u e n c e so f s i xp r o t e i nc o d i n gg e n e so f s p e c i e so fH e m i p t e r a i n f i v es u p e r f a m i l i e s T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h em i t o g e n o m e so fEp e l aa n dS a i s s e t i ac o f f e a es h a r e dt h eh i g hs i m i l a r i t y T h e p h y l o g e n e t i c t r e e i n d i c a t e d t h a t t h e e v o l u t i o n a r y r e l a t i o n s h i p s w e r e(C o c c o i d e a A p h i d o i d e a)(A l e y r o d o i d e a P s y l l o i d e a)a m o n gt h e f o u rs u p e r f a m i l i e sw i t h i nS t e r n o r r h y n c h a K e yw o r d s:m i t o g e n o m e;C o c c i d a e;E r i c e r u s;p h y l o g e n e t i ca n a l y s i s收稿日期:基金项目:贵州林下经济研究创新能力建设专项资金(黔科合服企 )第一作者简介:胡凯(),男,研硕士,助理研究员,主要从事昆虫分类学与生物多样性研究.通信作者简介:邱建生(),男,博士,研究员,主要从事外来入侵物种及防控研究.Em a i l:q i n q q c o m贵州林业科技 卷昆虫线粒体基因组(m i t o g e n o m e)是一个典型的共价闭合环状双链D NA分子,通常全长 K b,编码了 个基因,包括 个蛋白编码基因(P C G)、个核糖体R NA基因(r R NA)和 个转运R NA基因(t R NA).此外,昆虫线粒体基因组还包含了一个长度较大的非编码区,在转录和复 制 中 起 调 节 作 用,即 控 制 区(C o n t r o lr e g i o n),.完整或部分的线粒体基因组已被广泛用作研究昆虫种类鉴定、种群遗传学、系统发育和进化的分子标记,.全世界现已记录蚧总科(C o c c o i d e a)科 种,但 在G e n B a n k(h t t p s:/www n c b i n l m n i h g o v/)数据库中仅有个完整的介壳虫线粒体基因组,涉及科属相对于蚧总科现有物种数量,其线粒体基因组学的研究工作明显滞后,这影响了蚧虫分子鉴定、系统学和生物地理学的发展,也导致半翅目线粒体基因组学研究存在缺失.白蜡蚧(E r i c e r u sp e l a)隶属于半翅目(H e m i p t e r a)胸喙亚目(S t e r n o r r h y n c h a)蚧科(C o c c i d a e)白蜡蚧属(E r i c e r u s),寄生于科属 种植物,其龄雄若虫分泌生物白蜡,广泛地应用于化工、食品、医药、机械、化妆品等现代工业,是中国特有的极具经济价值的资源昆虫.本研究通过二代高通量测序(NG S)获得了白蜡蚧部分线粒体基因组和接近一半的线粒体基因,并详细分析其特征.此外,我们基于G e n B a n k已有的线粒体基因组序列重建了蚧总科内的系统发生关系.研究结果将为蚧总科的线粒体基因组和胸喙亚目分类研究提供科学依据.材料和方法 标本采集和D NA提取本研究所用白蜡蚧成虫标本于 年月采集自贵州省毕节市威宁县中水镇(N,E,海拔 m),立刻置于 的乙醇并存放在贵州省林科院(贵阳)实验室 冰箱中,利用 中国园林植物蚧虫 进行种类鉴定.使用B i o s p i nI n s e c tG e n o m i cD NA E x t r a c t i o nK i t(B i o F l u x)试剂盒按照说明从胸部肌肉组织中提取总D NA.线粒体基因组的测序、组装、注释和生物信息学分析使用二代高通量测序对白蜡蚧的线粒体基因组进行测序(I l l u m i n a H i S e qX ;北京百迈客生物科技有限公司);以咖啡黑盔蚧(S a i s s e t i ac o f f e a e)线粒体c o x 基因片段为种子序列,利用NOVO P l a s t yv 将大约 G b的r a wd a t a组装成线粒体基因组序列;与其他蚧总科线粒体基因组同源序列比较,在G e n e i o u sv 中对其进行注释;使用O r g a n e l l a rG e n o m eD R AW(OG D R AW)完成 线粒体基因组图绘制;包括核苷酸组成、蛋白编码基因密码子使用情况和线粒体基因组结构表 等 生 物 信 息 学 分 析 都 是 使 用P h y l o S u i t ev 完成.分子系统学分析从G e n B a n k数据库中下载半翅目总科 种线粒体基因组全序列,基于白蜡蚧部分线粒体基因组与 种线粒体基因组共有的蛋白编码基因片段重建胸喙亚目系统发生关系(表).使用MA F F Tv 进行多重序列比对,并用P h y l o S u i t ev 进行串 联,获 得 核 苷 酸 序 列 数 据 集.最 大 似 然(M a x i m u ml i k e l i h o o d,ML)系统发育分析的分区方案和核酸替换模型是用P a r t i t i o n F i n d e rv 基于B a y e s i a nI n f o r m a t i o nC r i t e r i o n(B I C)进 行 选择.应用I QT R E Ev 构建最大似然系统发育树,系 统 树 分 支 节 点 的 置 信 水 平 用u l t r a f a s tb o o t s t r a p(U F B)a p p r o x i m a t i o na p p r o a c h(重复抽样 次)估计.表本研究中使用的 种半翅目昆虫的线粒体基因组总科种登记号蜡蝉总科F u l g o r o i d e a斑衣蜡蝉L y c o r m ad e l i c a t u l aE U 褐飞虱N i l a p a r v a t a l u g e n sN C_ 木虱总科P s y l l o i d e a柑橘木虱D i a p h o r i n a c i t r iN C_ 枸杞木虱P a r a t r i o z as i n i c aN C_ 粉虱总科A l e y r o d o i d e a温室白粉虱T r i a l e u r o d e sv a p o r a r i o r u mN C_ 烟粉虱B e m i s i at a b a c iN C_ 期胡凯,等:白蜡蚧(半翅目:胸喙亚目:蚧总科)部分线粒体基因组续表本研究中使用的 种半翅目昆虫的线粒体基因组总科种登记号蚜总科A p h i d o i d e a瓜蚜A p h i s g o s s y p p iN C_ 麦长管蚜S i t o b i o na v e n a eN C_ 蚧总科C o c c o i d e a高桥仁蚧A c l e r d at a k a h a s h i iMW 咖啡黑盔蚧S a i s s e t i ac o f f e a eMK 朝鲜球坚蚧D i d e