51种蝗虫基因组大小测定及进化分析

论文摘要

[目的]基因组大小(Genome Size)又称C值,指生物单倍体细胞中全套染色体的DNA含量,是生物的一个重要特征。基因组大小变异一直受到生物学家的广泛关注。然而由于缺乏系统数据,很少系统地研究过昆虫基因组大小的变异机制及其生物学意义。直翅目是昆虫纲中唯一基因组增大的类群,其扎实的分类学和系统发育研究基础,为研究基因组大小的变异机制和生物学意义提供了良好的材料。蝗总科是蝗亚目中数量最多、分布最广的总科,其中许多蝗虫还是造成农林业重要灾害和经济损失的重要害虫,一直是昆虫学研究的重要类群。测定蝗总科昆虫的基因组大小,揭示蝗虫基因组大小变异的生物学意义和影响因素,具有重要的理论和实践意义。[方法]本研究使用流式细胞术,采用美洲大蠊、东亚飞蝗和雄性CB5L7小鼠三种不同的内部参照,测定了 51种蝗总科昆虫的基因组大小,测量或查阅资料获得蝗虫的体长数据,对蝗总科昆虫的基因组大小、雌雄两性间的差异、个体间差异进行了分析。然后,基于已有的线粒体基因组数据,使用贝叶斯系统发育推论法构建了 51种蝗总科昆虫的系统树,在Mesquite中对基因组大小的祖先状态进行重建,并在R 3.5.2中利用系统发育比较法分析基因组大小的进化特征。最后,使用回归分析探究了基因组大小与体长的相关性。[结果]共测定了 51种蝗总科昆虫的基因组大小,包括斑腿蝗科(Catantopidae)15 种、网翅蝗科(Arcypteridae)8 种、斑翅蝗科(Oedipodidae)17种、槌角蝗科(Gomphoceridae)1种、癩蝗科(Pamphagidae)4种、剑角蝗科(Acrididae)3种和锥头蝗科(Pyrgomorphidae)3种。测定的蝗总科基因组大小变化范围从6.535pg到19.855pg,平均基因组大小为11.87pg,表明蝗虫具有较大的基因组。其中,斑腿蝗科的基因组大小变化范围大于其它六个科的蝗虫。分别比较了同一物种雌雄个体间的基因组大小,结果表明雌性个体的基因组大小均大于雄性个体。基因组大小的祖先状态重建表明蝗总科共同祖先基因组大小在9.517pg左右。在基因组大小的系统发育分析中发现基因组大小(λ=0.991,K=3.265)和体长(λ=0.974,K=0.739)都分别具有强烈的系统发育信号。但基因组大小和体长的回归分析未发现相关性。[结论]测定的51个蝗虫物种的基因组大小表明蝗总科蝗虫具有较大的基因组且变化范围较大:雄性个体的基因组均小于雌性个体,这可能与蝗虫XO型性别系统有关;基因组大小的祖先状态重建显示蝗总科物种在进化过程中其基因组大小具有明显的扩增现象;系统发育分析表明蝗虫基因组大小具有显著的系统发育依赖性,但与同样具有系统发育信号的体长特征没有显著相关性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
•   1.1 蝗总科概述
•     1.1.1 蝗总科简介与分类
•     1.1.2 蝗总科特征
•     1.1.3 蝗总科细胞分类学研究
•     1.1.4 蝗总科的系统学研究
•   1.2 基因组大小
•     1.2.1 基因组大小概述
•     1.2.2 C值悖论现象
•     1.2.3 与C值相关联的因素
•   1.3 基因组大小的测定方法
•   1.4 流式细胞术
•     1.4.1 流式细胞术概述
•     1.4.2 流式细胞术的应用
•     1.4.3 流式细胞术测定基因组大小
•   1.5 蝗总科基因组大小变异和进化研究的目的和意义
• 第二章 材料与方法
•   2.1 样本来源和处理
•   2.2 主要试剂及配制
•   2.3 主要器材与仪器
•   2.4 实验方法
•     2.4.1 流式细胞术测定蝗虫基因组大小
•     2.4.2 蝗虫体长数据的获得
•   2.5 实验数据的处理和分析
•     2.5.1 基因组大小数据的统计和分析
•     2.5.2 系统发育树的构建
•     2.5.3 基因组大小的进化分析
•     2.5.4 基因组大小与体长的进化分析
• 第三章 结果
•   3.1 基因组大小测定
•   3.2 不同参照标准测得的基因组大小比较
•   3.3 基因组大小的个体差异
•   3.4 蝗虫雌雄个体基因组大小之间的比较
•   3.5 基因组大小的进化分析
•     3.5.1 所研究蝗虫的系统树构建
•     3.5.2 基因组大小的祖先状态重建
•     3.5.3 基因组大小的进化分析
•     3.5.4 基因组大小与体长关系的进化分析
• 第四章 讨论
•   4.1 标本处理
•   4.2 参照标准的选择
•   4.3 基因组大小测定的影响因素
•   4.4 蝗虫种间基因组大小的差异
•   4.5 同一物种个体间基因组大小比较
•   4.6 雌雄个体间基因组大小的差异
•   4.7 基因组大小的进化分析
•   4.8 基因组大小和体长
• 第五章 总结和结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 卢迎春

导师: 黄原

关键词: 蝗总科,基因组大小,流式细胞术,系统发育

来源: 陕西师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 陕西师范大学

基金: 黄原教授主持的国家自然科学基金项目(蝗亚目昆虫基因组大小的变异和进化)

分类号: Q963

DOI: 10.27292/d.cnki.gsxfu.2019.000967

总页数: 73

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