论文部分内容阅读
随着线粒体基因组全序列数据的逐渐积累,应用DNA序列变异信息构建系统发育关系,成为研究动物的起源与系统进化的主要方法之一。后生动物线粒体基因组全序列的研究是探索后生动物系统发育关系的理想工具。目前已测定全线粒体基因组序列的后生动物有2000余种,其中,刺胞动物门34种,该门中的珊瑚纲32种,而水螅纲和钵水母纲中仅有褐水螅(Hydra oligactis)和海月水母(Aureliaaurita)线粒体基因组被测序。为了更加清楚的研究刺胞动物门线粒体基因组的差异及系统发育关系,需要对更多的水螅纲和钵水母纲物种全线粒体基因组序列进行测序和分析。在本研究中,设计了一套适合索氏桃花水母线粒体基因组序列扩增的实验方案,测定了索氏桃花水母线粒体基因组全长,并将其应用于分析后生动物系统发育关系及剌胞动物门系统发育关系。
首先,设计通用引物扩增出索氏桃花水母线粒体基因组中比较保守的区域,在此基础上设计覆盖基因组的PCR引物,对于线形基因组的两侧翼序列则通过Tail PCR的方法获得。PCR产物纯化后克隆测序得到所有的序列,之后对索氏桃花水母线粒体基因组进行了组装。本研究分析了索氏桃花水母的线粒体基因组的基因和蛋白质组成、同义密码子的使用情况、tRNA和rRNA结构等多层次的信息,联合GenBank收录的刺胞动物门线粒体基因组数据和基础的后生动物线粒体基因组数据对系统发育关系进行了重建,获得以下主要结果:
1.通过基于PCR技术的测序策略,解决了刺胞动物线粒体DNA纯化的困难,避免了可能存在的线粒体假基因干扰。
2.设计了一套适合桃花水母属全线粒体基因组扩增和测序的通用引物,并成功地应用于3株桃花水母(其余两株桃花水母的信息未在本论文中介绍)。
3.经测序、组装和注释得到了索氏桃花水母线粒体全基因组的数据信息。索氏桃花水母线粒体全长为17922bp,包含15个蛋白质编码基因、2个tRNA基因和2个rRNA基因。
4.索氏桃花水母线粒体的所有蛋白编码基因均以ATG作为起始密码子,以TAA或TAG为终止密码子。
5.密码子的使用具有较强的偏向性,其中TTC、ATC、TTG、ATG使用频率最高。
6.索氏桃花水母线粒体在基因排列顺序和转录方向上与水螅纲褐水螅十分相似,在cox1基因的排列位置、tRNA基因的排列位置以及cox1和rRNA基因间转录方向上发生了改变等方面有差异；而与钵水母纲海月水母的基因排列方式则完全相同。
7.联合部分后生动物的12种线粒体蛋白编码基因的氨基酸序列构建的系统发育树支持将基础后生动物分为两个姊妹群:两侧对称动物和二胚层动物(包括海绵动物门和刺胞动物门),支持珊瑚纲是复系起源类群。