四種雁形目鳥類的線粒體全基因組結(jié)構(gòu)特征及其分子系統(tǒng)學(xué)研究.pdf

1、近年來，動物線粒體DNA全序列的測定和系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系的重建已成為分子系統(tǒng)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一，尤其是線粒體DNA全序列已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鳥類的系統(tǒng)學(xué)研究上，已成功用于解決某些鳥類類群的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系。雁形目(Anseriformes)鳥類是一個龐大的類群，其系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系及部分物種的分類地位復(fù)雜且具有爭議，也是鳥類系統(tǒng)學(xué)研究關(guān)注的焦點(diǎn)。由于雁形目種類繁多，目前不同的研究方法得到的雁形目鳥類的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系均存在較大的分歧，甚至各個階元的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系等并

2、不一致。長期以來，雁形目中一些重要物種的分類地位一直存在爭議，如中華秋沙鴨（Mergus squamatus）、豆雁（Anser fabalis）、赤麻鴨(Tadornaferruginea)和鴛鴦(Aix galericulatata)等物種的分類歸屬及親緣關(guān)系是爭論的焦點(diǎn)之一。此外，雁形目鳥類中的一些重要類群的分類地位及系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系也存在爭論，如鵲雁（Anseranas semipalmata）、針尾鴨（Stiff-tailed d

3、ucks）和樹鴨(Whistling ducks)的分類階元地位;鴨科(Anatidae)中在屬的階元上的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系也受到關(guān)注。傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)研究對雁形目鳥類的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系存在較大的分歧，而這些爭論僅僅從形態(tài)學(xué)上的證據(jù)難以得到解決。隨著基因組學(xué)分析技術(shù)的發(fā)展和分子系統(tǒng)學(xué)研究的深入，線粒體DNA全序列作為重要的分子標(biāo)記已經(jīng)廣泛用于研究物種之間的親緣關(guān)系、推導(dǎo)物種的進(jìn)化和系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系。為了進(jìn)一步澄清雁形目部分物種的分類地位和雁形目鳥類的系統(tǒng)

4、發(fā)生關(guān)系，本研究選取了中華秋沙鴨、豆雁、赤麻鴨和鴛鴦的線粒體DNA全序列作為研究對象。根據(jù)已知的雁形目鳥類的線粒體DNA全序列設(shè)計(jì)引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增，獲得四種雁形目鳥類線粒體DNA全序列，分析其結(jié)構(gòu)和特征，進(jìn)一步研究雁形目鳥類線粒體基因的排列模式和結(jié)構(gòu)，為雁形目鳥類線粒體譜系基因組學(xué)的研究提供新的數(shù)據(jù)資料。結(jié)合NCBI數(shù)據(jù)庫上已有序列重建的16種雁形目鳥類的系統(tǒng)發(fā)育樹，澄清四種雁形目鳥類的分類地位。同時，以部分線粒體基因序列（Cytb，

5、ND2和COI）為聯(lián)合標(biāo)記基因，重建68種雁形目鳥類的系統(tǒng)發(fā)生樹，探討部分爭議物種類群的分類地位，從分子系統(tǒng)學(xué)的角度為雁形目系統(tǒng)發(fā)育提供證據(jù)，以期為雁形目鳥類系統(tǒng)分類與進(jìn)化研究提供新的信息。
　　四種雁形目鳥類的線粒體DNA全序列均為典型的環(huán)狀分子結(jié)構(gòu)，其長度分別為16595 bp、16688 bp、16651 bp和16639 bp，包括37個基因:13個蛋白質(zhì)編碼基因（ND1-6、ND4L、ATP6、ATP8、COI-Ⅲ和Cy

6、tb）、2個rRNA基因（16S rRNA和12S rRNA）、22個tRNA基因和1個非編碼的控制區(qū)（D-Loop區(qū)）。四種雁形目鳥類的線粒體DNA各基因長度、位置與已知雁形目鳥類相似，其編碼蛋白質(zhì)區(qū)域和rRNA基因與其它雁形目鳥類具有很高的同源性，顯示其線粒體DNA在進(jìn)化上十分保守。蛋白質(zhì)編碼基因(PCGs)中，主要以ATN和GTG為起始密碼子，終止密碼子以典型的TAA，T-或TAG為主。非編碼區(qū)包括少量的基因間隔區(qū)和控制區(qū)，控制區(qū)

7、均位于tRNAGlu和tRNAPhe之間。預(yù)測了22個tRNA基因的二級結(jié)構(gòu)，除tRNASer(AGN)和tRNAPhe缺少DHU臂外，其余均能折疊成典型的三葉草結(jié)構(gòu)。2個rRNA基因（16S rRNA和12S rRNA）位于tRNAPhe和tRNALeu之間，并以tRNAVal間隔。
　　以線粒體DNA全序列為分子標(biāo)記構(gòu)建的16種雁形目鳥類的系統(tǒng)發(fā)生樹顯示鴛鴦和赤麻鴨應(yīng)同屬于麻鴨亞科(Tadorninae);中華秋沙鴨隸屬于鴨亞

8、科（Anatinae）、海鴨族（Mergini），與鴨族(Anatini)物種共同構(gòu)成姐妹群;豆雁隸屬于雁亞科(Anserinae)、雁族(Anserini);而花臉鴨(Anas formosa)在系統(tǒng)發(fā)生樹中與其他鴨族物種相距較遠(yuǎn)，其分類地位還需要進(jìn)一步研究。
　　利用已知雁形目鳥類線粒體的三種聯(lián)合標(biāo)記基因（Cyt b，ND2和COI）構(gòu)建的68種雁形目鳥類的系統(tǒng)發(fā)育樹結(jié)果表明:雁形目鳥類可以劃分為三個科，即鴨科(Anatida

9、e)、鵲雁科(Anseranatidae)和叫鴨科（Anhimidae），支持鵲雁作為一個單獨(dú)的科;鴨科劃分為五個亞科:鴨亞科（Anatinae）、麻鴨亞科(Tadorninae)、雁亞科(Anserinae)、針尾鴨亞科(Oxyurinae)和樹鴨亞科(Dendrocygninae)，支持麻鴨、針尾鴨和樹鴨提升為亞科。鴨亞科包括海鴨族（Mergini）、絨鴨族（Somaterini）、鴨族（Anatini）和潛鴨族（Aythyini）