柳莺属五种鸟类线粒体全基因组测定分析及通用SSR标记开发.pdf

柳莺属五种鸟类线粒体全基因组测定分析及通用SSR标记开发 摘 要 柳莺属(Phylloscopus)是隶属雀形目(Passeriformes)、莺总科(Sylvioidea)、柳莺科 (Phylloscopidae)，全球柳莺属鸟类共约66种、112个亚种。柳莺属鸟类种间形态相似、同 域分布种数较多，在物种分类、野外识别、系统发育等方面存在诸多困难，历来是鸟类分 类学研究的难点。 本研究首先利用一代测序技术，测定了柳莺属5个物种的线粒体全基因组序列，然后 结合已公布的黄眉柳莺(Phylloscopus inornatus)和黄腰柳莺(Phylloscopusproregulus)线粒体 全基因组序列，对7个物种的碱基组成、蛋白编码基因和系统发育情况等进行了分析，最 后利用RAD 简化基因组测序技术，开发了27对通用于6种柳莺属鸟类的微卫星引物。主 要研究结果如下： 1、五种柳莺属鸟类的线粒体基因组结构和特征 五种柳莺属鸟类线粒体全基因组长度分别为：灰脚柳莺Phylloscopus tenellipes (16,904 bp)、冕柳莺Phylloscopus coronatus (16,905bp)、极北柳莺Phylloscopus borealis (16,881bp)、 巨嘴柳莺Phylloscopusschwarzi(16,920bp)和日本淡脚柳莺Phylloscopus borealoides (16,904 bp)。线粒体全基因组均包含2 个非编码控制区和37 个典型的线粒体基因，分别是22 个 tRNA 基因、2 个rRNA 基因、13个蛋白编码基因和2 个非编码控制区。五种柳莺属鸟类 线粒体全基因组中各基因的大小和编码方向都与黄腰柳莺和黄眉柳莺非常相似。五种柳莺 属鸟类蛋白编码基因的AT含量范围50.6~ 52.1%。 2、七种柳莺属鸟类mtDNA 的比较分析及系统发育分析 七种柳莺属鸟类线粒体基因组的核苷酸组成均存在微弱的A+T 偏倚。13个蛋白编码 基因(PCGs)的总长度平均为11,395bp，平均占7个完整线粒体基因组的67.44%。7个物种 的密码子使用模式相似，两和四倍简并密码子都在第三密码子位置出现了A 和T 的过度使 用。13个PCGs 的遗传距离在七种柳莺属鸟类线粒体基因组中均表现出低变异。所有13 个PCGs 的Ka/Ks值均小于0.28。基于之前的分析，七种柳莺属鸟类中单一PCGs 的分子 进化模式相对一致，与其他脊椎动物相似。系统发育拓扑学研究表明，灰脚柳莺与日本淡 脚柳莺的遗传发育关系比极北柳莺和日本淡脚柳莺的遗传发育关系更为密切，为日本淡脚 柳莺从亚种提升为种提供了可靠依据。 3、柳莺属鸟类通用微卫星标记开发 利用二代测序技术，对没有参照基因组的柳莺属三个物种共4 只个体进行了RAD 简 化基因组测序。在4 个样品中平均检测到6,016个符合要求的SSR 位点，对这些位点采用 Primer 6.24进行引物设计，选用6个物种(淡脚柳莺、冕柳莺、极北柳莺、巨嘴柳莺、日本 淡脚柳莺、黄眉柳莺)各一个个体进行筛选，从设计的82 对引物中，得到具有扩增效率好 的27对微卫星位点。并分别在共48 只来自6个物种中进行扩增，进行高效毛细管电泳， 检测多态性信息。本研究中27个位点中分别有10个低度多态性位点、9个中度多态性位 点、8个高度多态性位点，表明选用的27个微卫星标记在分析柳莺属鸟类遗传多样性时能 i 提供可信度较高的信息。 国内外对于柳莺属鸟类遗传学方面的研究报道不多，本研究对于了解柳莺属鸟类在莺 总科中的分类地位、柳莺属各物种间的系统发生等方面具有一定理论意义；开发的微卫星 引物可通用于柳莺属鸟类种内及种间遗传多样性检测、数量性状遗传图谱、遗传连锁作图、 以及家系和个体鉴定等方面。 关键词：柳莺属；线粒体全基因组；微卫星；遗传多样性；跨物种扩增 ii Sequencingandanalysisofthecompletemitochondrial genomesfor fivespeciesofPhy lloscop us anddevelopmentoftheirSSR markers Ab