白纹方蟹线粒体基因组全序列测定及方蟹总科比较分析

为探讨该总科内部亲缘关系及其与线粒体基因排序之间的相关性,研究以方蟹科(Grapsidae)白纹方蟹(Grapsus albolineatus)为代表种,测定其线粒体基因组全序列。其全长为15577 bp,包含13个蛋白编码基因,22个tRNA基因,2个rRNA基因和1个控制区。基因组碱基组成为33.4%A、12.0%G、20.6%C和34.0%T,具有明显的AT偏向性(67.4%)。除ATP8和ND1以GTG作为起始密码子外,其余蛋白编码基因均以ATN作为起始密码子;除COⅡ和Cyt b以T作为不完全终止密码子外,其余基因均以TAN作为终止密码子。亮氨酸(Leu)和半胱氨酸(Cys)分别是使用频率最高(15.28%)和最低(0.81%)的两种密码子。除tRNA-Ser1缺少DHU臂外,其余tRNA均能形成典型的三叶草结构。基于13个蛋白编码基因的核苷酸序列同时构建了方蟹总科的贝叶斯树(BI)和最大似然树(ML),两种方法构建的系统发育树扑拓结构一致,均显示所有方蟹科(Grapsidae)种类聚在一起,其中白纹方蟹与同属的细纹方蟹(G.tenuicrustatus)的亲缘关系最近;相手蟹科(Sesarmidae)与怪方蟹科(Xenograpsidae)形成姐妹群关系后与地蟹科(Gecarcinidae)聚为一支,三者与方蟹科互为姐妹群,弓蟹科(Varunidae)则为相对独立的一支。研究还比较分析了方蟹总科(Grapsoidea)的线粒体基因排序情况,并发现方蟹总科基因重排和系统发育有着明显的相关性。研究系统地阐述了方蟹总科的系统发育关系,为更好地理解基因重排和系统发育之间的关系提供了理论支撑。

长脚蟹科首个线粒体基因组测定及系统发育分析

【目的】从线粒体基因组水平探究长脚蟹科(Goneplacidae)在短尾次目(Brachyura)中的进化地位,为更好地理解短尾次目分类及演化起源提供理论依据。【方法】以泥脚毛隆背蟹(Entricoplax vestita)为长脚蟹科代表种,测定分析其线粒体基因组全序列特征,并从GenBank下载短尾次目科级阶元代表种的线粒体基因组全序列,然后基于13个蛋白编码基因串联序列,采用PhyloSuite同时构建短尾次目贝叶斯树(BI)和最大似然树(ML)。【结果】泥脚毛隆背蟹线粒体基因组全长为15716 bp,共编码37个基因,包括13个蛋白编码基因、22个tRNA基因和2个r RNA基因;基因组碱基组成为:A(占34.9%)、T(占37.7%)、G(占17.0%)和C(占10.5%),表现出明显的AT偏好性(占72.6%);AT偏倚和GC偏倚均为负值,分别为-0.039和-0.237。所有蛋白编码基因均以ATN为起始密码子;除COII、COIII和Cyt b基因以T为不完全终止密码子外,其余基因均以TAA或TAG终止;除tRNA-Ser1基因二级结构缺少DHU臂外,其他tRNA基因均能形成典型的三叶草结构;2个r RNA基因均由轻链编码,其中,12S rRNA长度为825 bp(位于tRNA-Val与控制区间),16S rRNA长度为1330 bp(位于t RNA-Leu1与tRNA-Val间)。基于13个蛋白编码基因核苷酸序列构建的短尾次目贝叶斯树(BI)和最大似然树(ML)均显示,长脚蟹科和团扇蟹科(Oziidae)的亲缘关系最近,二者互为姐妹支,再与武蟹科(Panopeidae)和扇蟹科(Xanthidae)聚在一起;蜘蛛蟹科(Majidae)和人面蟹科(Homolidae)为非单系群;馒头蟹总科(Calappoidea)、方蟹总科(Grapsoidea)和沙蟹总科(Ocypodoidea)的非单系性也得到有力支持。【结论】长脚蟹科线粒体基因组与短尾次目祖先型线粒体基因组共享同一基因排序,与十足目祖先型线粒体基因组相比仅tRNA-F-ND5-H基因排序突变成tRNA-H-F-ND5基因排序。长脚蟹科与团扇蟹科的亲缘关系最近,二者拥有最近的共同祖先,同时进一步佐证了蜘蛛蟹科、人面蟹科及馒头蟹总科、方蟹总科和沙蟹总科的非单系性。

显著琼娜蟹(Jonas distinctus)线粒体基因组全序列测定及系统发育分析

短尾次目(Brachyura)物种蟹化现象是节肢动物进化史上十分重要的形态创新,但是也有少数种类在形态上表现出显著的去蟹化。为解析短尾次目去蟹化典型代表盔蟹总科(Corystoidea)物种的进化地位,以盔蟹科(Corystidae)显著琼娜蟹(Jonas distinctus)为对象,测定分析其线粒体基因组全序列特征,并基于13个蛋白质编码基因序列,构建短尾次目系统发育树。结果表明,显著琼娜蟹线粒体基因组全长为16038 bp,包含37个编码基因和一段长非编码区;与短尾次目祖先型线粒体基因排序相比,该线粒体基因组发生了明显重排,其控制区、ND2及6个tRNA基因(I、Q、M、W、C和Y)的相对位置与当前已报道的短尾次目线粒体基因排序不同,表现出一种全新的基因排序,并可用复制-随机丢失模型解释该重排现象;两种方法所得到系统发育树拓扑结构一致,均显示盔蟹科与菱蟹科(Parthenopidae)亲缘关系最近,而与同样具有去蟹化性状的蛙蟹总科(Raninoidea)(如蛙蟹科Raninidae和琵琶蟹科Lyreididae)关系较远,表明短尾次目独特的去蟹化现象经历了多次独立演化。显著琼娜蟹的线粒体基因组分析结果不仅丰富了短尾次目线粒体基因重排类型,同时也揭示了盔蟹科在短尾次目中系统发育关系,为更好地厘清短尾次目分类及其起源与演化提供了新的数据支撑和理论依据。