蜻蜓目核核糖体RNA全长二级结构的比较研究

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蜻蜓目(豆娘和蜻蜓),是现生有翅昆虫中最古老的类群之一,包括差翅亚目Anisoptera、间翅亚目Anisozygoptera、均翅亚目Zygoptera。其中,差翅亚目Anisoptera包括5总科11科,344属,3011种;间翅亚目Anisozygoptera包括1科1属4种;均翅亚目Zygoptera包括4总科18科,308属,2941种。蜻蜓目高级阶元的系统发育关系至今仍未解决,尤其是3亚目的系统发育地位近年来备受人们关注。此外,均翅亚目色蟌总科“Calopterygoidea”的单系性也有待进一步研究,尤其是拟丝蟌科与其近缘的山蟌科的位置较混乱还需要进一步解析。近年来,核糖体DNA(rDNA)作为分子标记已经被广泛用于蜻蜓目高级阶元的系统发育研究中去。而事实上,除了依据 rDNA序列的这种一级结构信息外,相应的核糖体RNA(rRNA)的二级结构信息可以用来校正软件自动给出的序列比对结果,并且也可以在二级结构的长度变异区段(LVRs)找寻共有衍征。  本研究通过总结GenBank中蜻蜓目nrDNA数据使用情况,发现蜻蜓目中同时具有18S全长、28S rDNA全长的数据并不多,仅有62条,而且都没有相应ITS的序列,因此,本研究选取蜻蜓目中,同时具有与18S全长、28S rDNA>2kb的序列共118条构建矩阵,其中包括蜉蝣目2条序列作为外群,另有8科10种数据由本研究提供。研究中首先结合序列初步比对结果,基于丽拟丝蟌Pseudolestes mirabilis全长rDNA簇的序列对蜻蜓目18S、28S rRNA二级结构模型进行重建,并根据得到的模型进一步校正序列比对结果,基于长度变异区段挖掘分子共有衍征,作为系统发育推断的新证据。研究初步得到以下结果:通过对蜻蜓目18S、28S rRNA二级结构模型重建,认为长度变异区可以作为共有衍征,包括类群特异性插入或缺失、相同的长度变异区段长度和类群特异性长度扩展。发现单系Anisoptera+Anisozygoptera中28S rDNA中可变区D2-9都具有1个碱基;18S rRNA中可变区B的5个碱基长度成为支持Zygoptera单系性的一个共有衍征;单系Perilestidae+(Lestidae+Synlestidae)在28S rDNA中可变区D2-5都有8个碱基,D3-1都有5个碱基,D5-1有9个碱基可以作为该单系的分子自有衍征;可变区D2-615个碱基的长度可以作为单系Euphaeidae+Lestoideidae的独征;蜻科Libellulidae18S rRNA可变区D都有3个碱基;大伪蜻科Macromiidae中,28S rRNA可变区D2-3也具有3个碱基的长度;春蜓科Gomphidae和澳蜻科Synthemistidae分别在可变区Da和D3-2都有4个碱基。基于18S+28S rDNA重建的贝叶斯树和ML树也支持上述衍征所在单系的可靠性。可见,尽可能多的得到蜻蜓目 rDNA的全长序列,结合二级结构和分子共有衍征两方面的证据,有望对蜻蜓目中系统发育关系不详的类群解析提供帮助。
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