基于太平洋甲胁虱裂化线粒体基因组推测甲胁虱属祖先线粒体核型

【目的】动物典型的单一染色体线粒体基因组在甲胁虱属Hoplopleura已裂化成多个线粒体微环染色体。本研究旨在通过测定太平洋甲胁虱Hoplopleura pacifica的线粒体基因组来推测甲胁虱属祖先线粒体核型。【方法】利用Illumina HiSeq X Ten高通量测序技术对太平洋甲胁虱裂化线粒体基因组进行测定,分析其结构特征与变异情况;用最大似然法和邻接法构建7科7属15种吸虱的系统发育树;用简约法推测甲胁虱属祖先线粒体核型。【结果】太平洋甲胁虱线粒体基因组测序获得29个基因(11个蛋白质编码基因,16个tRNA基因以及2个rRNA基因),且不均匀地分布于10个线粒体微环染色体上,每个线粒体微环染色体的编码区包括1~5个基因,大小在690~1773 bp之间。甲胁虱属内物种线粒体微环染色体组成差异较小,与吸虱亚目(Anoplura)其他属相比,甲胁虱属线粒体微环染色体的基因组成和基因排列有差异,但这种差异仅限于tRNA基因。进化树强烈支持吸虱亚目分为两大进化支,一个大的进化支包括甲胁虱科(Hoplopleuridae)、多板虱科(Polyplacidae)、血虱科(Haematopinidae)和微胸虱科(Microthoraciidae),另一个大的进化支包括虱科(Pediculidae)、阴虱科(Pthiridae)和猴虱科(Pedicinidae)。甲胁虱属祖先线粒体核型由12个线粒体微环染色体组成,每个线粒体微环染色体由一个编码区和一个非编码区构成,编码区包含1~6个基因。【结论】本研究首次测定并分析了太平洋甲胁虱裂化线粒体基因组,并与迄今为止测序的另外2种甲胁虱的线粒体基因组进行了比较,推测出甲胁虱属祖先线粒体核型。

缺齿甲胁虱线粒体基因组测序与分析

目的对缺齿甲胁虱线粒体基因组序列进行测定与分析,了解甲胁虱属线粒体基因组的结构特征和变异情况。方法在大理苍山世界地质公园捕获大绒鼠,全捕法采集大绒鼠体表吸虱,鉴定后选取缺齿甲胁虱用组织DNA提取试剂盒提取单只缺齿甲胁虱DNA。用通用引物扩增缺齿甲胁虱的rrnS和rrnL基因的短片段序列,测序后在短片段序列的保守区设计特异引物,PCR扩增包含rrnS和rrnL基因的全长或近乎全长的微环染色体,微环染色体组装成功后在其保守区设计一对微环染色体编码区特异性引物,PCR扩增出全部微环的编码区。扩增产物纯化后进行高通量测序法测序。利用Geneious、tRNAscan、CodonW、BLAST等生物信息学工具分析其线粒体基因结构特征与变异情况。结果共获得缺齿甲胁虱优质序列读数6812606 bp。组装后共找到节肢动物线粒体基因组常见基因24个,包括7个蛋白质编码基因(PCG)、15个t RNA基因和2个r RNA基因。缺齿甲胁虱线粒体基因组裂化为8个微环染色体(GenBank登录号:MW835203~MW835210),这些基因不均匀地分布在微环染色体上,每个微环染色体编码区包含1~4个基因,至少有1个PCG或r RNA基因。编码区的AT含量为61.0%。除cox2基因以TTG为起始密码子,其余PCG均以ATN为起始密码子,以典型的TAA和TAG为终止密码子。密码子AUU使用频率最高(RSCU:1.53)。15个t RNA基因的二级结构均为典型的三叶草结构,存在31处错配,主要为G-U错配。rrnS和M-L1(tag)-rrnL-V微环染色体获得了全部非编码区,存在2种串联重复序列模块,相似度达88.0%~90.0%,在编码区5′端上游的非编码区存在一处AT富集区(50 bp,64.0%A&T),在编码区3′端下游存在一处GC富集区(42 bp,85.7%G&C)。其余6个微环染色体仅获得部分非编码区,相似度达86.5%~88.5%。比较缺齿甲胁虱,克氏甲胁虱和红姬甲胁虱线粒体基因组发现:3种甲胁虱的线粒体基因组均裂化;E-cob-S1(tct)-S2(tga)、I-cox1、K-nad4和rrnS等4个微环的基因组成以及基因排序完全相同;缺齿甲胁虱的H-nad5-F-T微环,在其他2种甲胁虱没有发现;trnT移位频繁,分布在3种甲胁虱不同的微环上;缺齿甲胁虱trnS1(tct)二级结构为典型的三叶草结构,而其他2种甲胁虱trnS1(tct)缺少D臂。结论缺齿甲胁虱的24个基因不均匀地分布于8个微环染色体上,每个微环染色体上均含有1个编码区和1个非编码区。缺齿甲胁虱的24个基因虽AT含量较高,t RNA碱基错配次数较多,缺齿甲胁虱trnS1(tct)为典型的三叶草结构。甲胁虱属线粒体基因组的结构有差异,缺齿甲胁虱线粒体基因组结构的特殊性可能与线粒体基因组的裂化有关。