中国新锹甲属（鞘翅目：锹甲科）分子系统发育研究

论文摘要

新锹甲属（Nolucanus Thomson）的物种具有复杂的表型差异。同种内常共存雌雄二型、雄性多型及不同的色斑型,很多不同种间的外部形态高度相似,且缺少有效的内部解剖特征予以区分,因此该属的分类问题非常突出。目前从分子系统发育角度来探索和解决该属种间关系的研究较少。中国是世界上该属物种多样性最丰富的国家,但多数已知种的分类地位仍需进一步厘清。本研究针对上述问题,选取了中国区系的新锹甲包括华新锹甲复合种（Neolucanus sinicus complex）共计26个种101个样本,开展基于多基因联合标记的分子系统发育研究。同时通过第二代测序技术（The next-generation sequencing）,对该属的线粒体基因组进行研究。主要结果如下:（1）获取了质量较好的基因片段:16S rDNA（16S ribosomal DNA）片段177条,长度为862 bp;COI（cytochrome oxidase subunit Ⅰ）片段286条,长度为927 bp;Cytb（cytochrome b）片段241条,长度为774 bp;28S rDNA（28S ribosomal DNA）片段113条,长度为816 bp;WG（Wingless）片段99条,长度为411 bp;（2）系统发育分析支持了新锹甲属是一个单系,与奥锹甲属Odontolabis存在姐妹群关系;中国区系的新锹甲属分成三大支:喜马（HM）支系（云南及西藏地区）,西南（SW）支系（广西,贵州地区）和东南（SE）支系（广东,浙江,福建地区）;在东南（SE）分支内,华新锹甲复合种的4亚种也聚成1个亚支,且黯光新锹甲与胜利新锹甲呈嵌套分布;（3）分化时间估算表明新锹甲属与其姐妹群奥锹甲属的最近共祖时间约在中新世早期（17.61～30.12 Mya）;在新锹甲属多样化动态构成中,物种数目在5 Mya前增长呈现缓慢趋势,直到5Mya左右物种数目开始呈现快速增加趋势,并且单位时间内增长的物种数量在剧烈增加。（4）共获得了7种新锹甲属的线粒体基因组全序列,长度在16,183～18,299 bp之间,结构和组成均与经典昆虫线粒体基因组相符合。基于线粒体基因组序列的系统发育分析也支持了新锹甲属的单系性,与多基因片段联合标记所获得的结果较为一致。（5）通过线粒体基因组数据提供的序列参考,成功设计了多对高效引物,有效的提高了 COI,16S rDNA,Cytb基因序列质量,解决了该属中长期存在的因引物质量不佳导致的基因扩增问题。综合上述结果,我们得出如下结论:中国新锹甲属约在中新世早期开始分化,并进一步分为喜马、西南和东南三大支系;约在上新世早期出现了快速物种分化;这些演化进程可能与欧亚大陆发生的一系列重要地质事件及其所导致的生态环境变迁和气候动荡有关。在华新锹甲复合种内,3个种即华新锹甲、月斑新锹甲和胜利新锹甲的分类地位得到了支持,黯光新锹甲与胜利新锹甲为异名关系。通过第二代测序技术获得的线粒体全基因组数据能帮助改善线粒体基因片段的引物设计,从而有效提升片段扩增并获得高质量的基因数据。本研究为进一步探索新锹甲属的物种形成与演化奠定了基础,也为深入开展锹甲科昆虫的生态保育积累了必需的遗传学数据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
•   1.1 研究背景
•   1.2 研究目的、意义和研究内容
•     1.2.1 研究目的和意义
•     1.2.2 研究内容
•   1.3 技术路线
• 第二章 材料与方法
•   2.1 实验材料
•     2.1.1 实验样品的采集和保存
•     2.1.2 实验试剂
•     2.1.3 实验仪器与耗材
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 基因片段总DNA的提取
•     2.2.2 线粒体基因组总DNA的提取
•     2.2.3 PCR扩增与序列测序
•   2.3 实验数据处理
•     2.3.1 多基因片段的数据处理
•     2.3.2 线粒体基因组数据处理
• 第三章 结果与分析
•   3.1 多基因片段分析结果
•     3.1.1 序列组成成分分析
•     3.1.2 遗传距离分析
•     3.1.3 新锹甲属系统发育关系
•     3.1.4 华新锹甲复合种的种间关系
•     3.1.5 新锹甲属分化时间
•     3.1.6 物种分化速率
•   3.2 线粒体基因组数据分析结果
•     3.2.1 线粒体基因组结构和组成
•     3.2.2 基于线粒体基因组的新锹甲属系统发育关系
• 第四章 讨论
•   4.1 新锹甲属的系统发育关系
•   4.2 华新锹甲复合种各亚种之间的关系
•   4.3 新锹甲属的线粒体基因组分析
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘静

导师: 万霞

关键词: 新锹甲属,华新锹甲复合种,引物设计,遗传距离,线粒体基因组,系统发育分析

来源: 安徽大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 安徽大学

基金: 国家自然科学基金(编号31572311)

分类号: Q969.48

总页数: 88

文件大小: 4583K

下载量: 111