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龟鳖类线粒体全基因组比较研究 　　摘　要：在基因组水平上，比较分析了已登录GcnBank的19种龟鳖类线粒体全基因组的结构特征，结果表明：1)除平胸龟、扁陆龟外，其余17种龟鳖类线粒体基因组结构、基因排列顺序均与典型的脊椎动物相似，显示龟鳖类线粒体基因组在进化上十分保守：2)19种龟鳖类线粒体全基因组和各部分的碱基组成均表现出高AT、低G含量的偏向，在控制区中表现尤为明显：3)除中华鳖和白腹摄龟外，其余种类的某些蛋白编码基因中都存在一个或多个额外插入的核苷酸：4)除侧颈龟亚目的非洲侧颈龟外，其余18种曲颈龟线粒体DNA的“wANCY”区中都存在轻链复制起始点(OL)，且它们的二级结构、核苷酸组成高度保守，推测该结构可能是曲颈龟亚目的一个共同特征：5)部分龟鳖类线粒体基围组控制区3′端存在大片段(200～450bp)的重复序列，某些龟鳖类中有由(AT)构成的微卫星序列，并且这些拷贝序列在种间表现出一定的差异，其可作为特异的分子标记，对于龟鳖类动物系统学的研究、亲缘关系的鉴定、物种多样性的保护和研究等方面具有重要的参考价值。 　　关键词：19种龟鳖类；线粒体全基因组；基因组结构；控制区；串联重复序列 　　中图分类号：Q959.6　文献标识码：A　文章编号：1007－7847(2007)03－0258－05 　　 　　龟鳖类出现在距今约2亿多年前的二叠纪至三叠纪期间，是地球上最特化、最古老的一支爬行动物，享有“活化石”的美誉，在脊椎动物的系统演化史上具有重要的地位，据统计，全世界现存龟鳖类动物约有13科、89属、270余种，被分为两个特征明确的支系――侧颈龟亚目和曲颈龟亚目，由于自然或人为的生存环境的破坏以及人类的食物和医药利用等因素，使现有的龟鳖类物种面临严重的危胁，野生数量日趋枯竭：而龟鳖类动物属于长寿、晚熟、繁殖率低的类群，因此，为了保护野生动物并持续利用龟鳖资源，加强对龟鳖类动物的研究很有必要。 　　脊椎动物线粒体基因组是共价闭合的双链DNA，大小约15～20kb，由于具有结构简单、很少受到序列重排的影响、呈母系遗传等特点，近年来线粒体基因组DNA(mtDNA)成为研究动物进化和系统发育的重要分子材料，同样受到愈来愈多的???鳖类动物系统学研究者的青睐，至2007年4月，GenBank中公开发表的龟鳖动物线粒体基因组全序列共有17种，在这17种中，侧颈龟类仅非洲侧颈龟(Pelomedusa subrufa)1种，曲颈龟类16种，其中包括：陆龟科(Testudinidae)10种，鳖科(Trionychidae)2种，淡水龟科(Geoemydidae)、龟科(Emydidae)、海龟科(Cheloniidae)、平胸龟科(Platysternidae)各1种。 　　本文拟对这17种龟鳖类结合我们近期测定的锯缘摄龟(Pyxidea mouhotii)和白腹摄龟(Cy-clemys atripons)的mtDNA全序列(另文待发表)共19种龟鳖类，在基因组水平上进行了比较研究，以期探讨龟鳖类动物线粒体的基本特征。 　　 　　1　19种龟鳖类动物的线粒体基因组比较分析 　　 　　1．1　基因组结构和基因排布 　　已测定19种龟鳖类动物的线粒体基因组全长在16455～19438bp之间，其中最长的是缘翘陆龟Testudo marginata，其次是平胸龟Platyster-non megacephalum，最短的是黑凹甲陆龟Manouria emys，除平胸龟和扁陆龟有两个控制区和其它一些特异性外，其余17种龟鳖类的线粒体基因组结构和基因排列顺序均与典型脊椎动物的相似，包括13个蛋白质编码基因、22个tR-NA基因、2个rRNA基因和1个非编码基因控制区(control region)(详见图1)。 　　 　　多数龟鳖类线粒体基因组的基因排布较为紧凑，但一些??种中也存在特异的间隔序列：中国平胸龟mtDNA中存在3段大于150bp的基因间隔区：非洲侧颈龟中ND5和ND6基因间间隔124bp；锯缘摄龟和白腹摄龟中ND4和tRNAX~基因间间隔分别为13bp、12bp，此外，类似于典型脊椎动物，多数龟鳖类线粒体基因组中，ATP8/ATP6，ND4L/ND4和ND5/ND6基因间分别有10bp、7bp和5bp的序列重叠，非洲侧颈龟和锦龟中ATP8／ATP6基因则重叠31bp。 　　 　　1．2　碱基组成 　　19种龟鳖类动物的线粒体全基因组、13个蛋白编码基因、2个rRNA基因、22个tRNA基因和控制区的部分碱基组成见表1，比较发现：这19种动物的碱基组成相似；4种碱基中G含量最少，A+T含量相对较高，而且在控制区中这种偏向表现尤为明显，这种现象与鸟类等脊椎动物类似：在核苷酸组成上偏好于AT编码。