昆虫线粒体基因组研究方法

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三种蛾类线粒体基因组及双孔次目(鳞翅目：有喙亚目)相关类群的系统发生分析

三种蛾类线粒体基因组及双孔次目（鳞翅目：有喙亚目）相关类群的系统发生分析双孔次目是鳞翅目、有喙亚目下的一个全变态昆虫类群,全世界已知种类超过157 000多种,包括全部的蝶类和大多数的蛾类,占全部鳞翅目种类的99%左右。

该类昆虫分布十分广泛,与人类的生产和生活活动密切相关,在自然生态系统中占有极其重要的位置。

另外,其中的一些类群已成为昆虫学和进化生物学相关领域重要的研究对象和模式生物。

然而,迄今为止,有关双孔次目各主要类群间的整体系统发生关系格局尚不明晰,一些类群的系统学地位等问题还存在很多争议,特别是基于形态学和分子生物学的一些研究结果还远未达成共识。

昆虫的线粒体基因组是大小为15<sup>1</sup>9 kb的共价闭环分子,通常包含13个蛋白质编码基因（PCG）、2个rRNA基因,20余个tRNA基因和一个非编码的AT富集区（AT-rich region）。

由于它分子量相对较小,携带较为丰富的遗传信息,母系遗传等特点,现已被广泛运用于昆虫其他动物类群的系统分类学的研究中。

为了进一步解析双孔次目及其内部有关类群的系统发生关系,本研究新测了3种蛾类（玉带斑蛾、铅斑钩蛾和白缘寡夜蛾,分属于斑蛾总科,钩蛾总科和夜蛾总科）的线粒体基因组全序列,结合已知的其他双孔次目昆虫代表种类的线粒体基因组序列数据,对它们的线粒体基因组结构和组成做了详尽的比较分析;另外,根据13个蛋白质编码基因的核苷酸序列数据,运用贝叶斯演绎法（BI）最大似然法（ML）重建了双孔次目共72个代表种类的系统发生树,以此探讨它们主要类群之间的系统发生关系。

与此同时,结合GenBank中已知有关基因序列数据,以贝叶斯演绎法、最大似然法和邻接法（NJ）法的方法重建了3个总科（斑蛾总科,钩蛾总科和夜蛾总科）内部有关类群代表种群间的系统发生关系。

线粒体基因组比较分析的研究结果显示,玉带斑蛾、铅斑钩蛾和白缘寡夜蛾的线粒体基因组长度分别是15 383bp、15 564bp、15 320bp。

昆虫线粒体基因组的结构和演化研究

昆虫线粒体基因组的结构和演化研究随着生物技术的不断发展，昆虫线粒体基因组的研究也日益引起了科学家们的关注。

线粒体是细胞内一个非常重要的细胞器，其主要功能是合成细胞所需的能量ATP。

线粒体基因组是由DNA组成的一个闭合圆环，昆虫线粒体基因组的结构和演化研究一直是科学界研究的热点之一。

昆虫线粒体基因组的结构昆虫线粒体基因组是一个圆形的双链DNA分子，大小约为16-20kb。

与细胞核的染色体相比，昆虫线粒体基因组比较小，但是其在昆虫的进化和适应性方面起着至关重要的作用。

昆虫线粒体基因组的结构比较保守，通常包含13个编码蛋白质的基因、22个tRNA基因和2个rRNA基因，其中有些基因横跨着整个线粒体基因组。

另外，在昆虫线粒体基因组中还存在着“非编码区”（non-coding region），该区域的长度和组成在不同昆虫物种之间差别很大，但是其在整个基因组的复制和转录中发挥着非常重要的作用。

昆虫线粒体基因组的演化在不同昆虫物种之间，线粒体基因组的组成和结构会存在一定的差异性，这种差异性主要表现在基因组的大小、基因数目和序列组成等方面。

研究表明，昆虫线粒体基因组的演化是一个比较复杂的过程，它不仅受到自然选择和遗传漂变的影响，还受到基因重组和基因转移等因素的影响。

在自然选择的作用下，一些昆虫物种会逐渐丧失不必要的基因，如维生素合成基因等。

而一些重要的基因则会得到保留和加强，以适应环境变化的需求。

此外，昆虫线粒体基因组中的tRNA基因和非编码区序列的演化速度比编码基因要快，这意味着在不同物种之间，这些区域的序列组成和长度可能会发生较大的变化。

昆虫线粒体基因组的研究意义昆虫线粒体基因组的研究对于昆虫的分类和系统发育研究具有重要的意义。

由于昆虫线粒体基因组的结构比较保守，因此可以通过对不同昆虫物种基因组的比较研究，了解它们之间的关系和进化历程。

此外，昆虫线粒体基因组的研究还有助于深入了解昆虫的适应性进化和遗传学特征，为昆虫的保护和利用提供科学依据。

龟瓢虫（鞘翅目：瓢虫科）线粒体基因组全序列测定与分析

·1317·龟瓢虫（鞘翅目：瓢虫科）线粒体基因组全序列测定与分析张永科1，2，张利娟3，卢迎春4，何霞红1，5，张宏瑞1*（1云南农业大学植物保护学院，云南昆明650201；2云南省热带作物科学研究所，云南景洪666100；3河南农业大学植物保护学院，河南郑州450002；4云南农业大学继续教育学院，云南昆明650201；5西南林业大学/西南山地森林资源保育与利用教育部重点实验室，云南昆明650224）摘要：【目的】明确龟瓢虫［Epiverta chelonia（Mader，1933）］线粒体基因组结构特征，分析其系统发育关系，为龟瓢虫的起源、分化和遗传多样性研究提供数据支持。

【方法】利用Illumina二代测序技术测定龟瓢虫线粒体基因组，对基因组序列进行注释和分析；基于瓢虫科（Coccinellidae）3亚科［食植瓢虫亚科（Epilachninae）、瓢虫亚科（Coccinelli-nae）和小毛瓢虫亚科（Scymninae）］11种昆虫的线粒体基因组13个蛋白编码基因（Protein-coding genes，PCGs），采用最大似然法和贝叶斯法构建系统发育进化树。

【结果】龟瓢虫线粒体基因组全长17347bp，包含37个基因（13个PCGs、22个tRNA基因和2个rRNA基因）和1个非编码的控制区，基因重叠区域共11处，间隔区域共9处。

基因组拥有鞘翅目昆虫典型线粒体基因组的基因组成和排列顺序，AT含量为75.77%，表现明显的AT偏向性。

13个PCGs中除cox1基因以TTG为起始密码子外，其余均以ATN为起始密码子；nad1和nad3基因以TAG为终止密码子，其余11个基因以TAA为终止密码子。

除trnS1基因外，其余21个tRNA的二级结构均为典型的三叶草结构，二级结构中出现少量的G-U碱基错配现象。

系统发育进化分析结果表明，龟瓢虫与苜蓿瓢虫（Subcoccinella vigintiquatuorpunctata）处于同一分支上。

昆虫线粒体基因组重排的研究进展

昆虫线粒体基因组重排的研究进展陈志腾;杜予州【摘要】动物线粒体基因组通常组成稳定,基因排列也相对保守,极少发生重组.但是昆虫的线粒体基因组具有重排的可能性,而且这些重排事件可能为系统发育研究提供重要的信息.因此,深入研究昆虫线粒体基因组的重排可能有助于解决具有争议的系统发生关系.本文对昆虫线粒体基因组的重排类型、重排机理和重排在昆虫系统发育分析中的应用等方面的研究进展进行了介绍.【期刊名称】《环境昆虫学报》【年(卷),期】2016(038)004【总页数】9页(P843-851)【关键词】线粒体基因组;昆虫;基因重排;系统进化;系统发育【作者】陈志腾;杜予州【作者单位】扬州大学园艺与植物保护学院应用昆虫研究所,江苏扬州225009;扬州大学园艺与植物保护学院应用昆虫研究所,江苏扬州225009【正文语种】中文【中图分类】Q963昆虫的线粒体基因组(mitochondrial genome)通常为双链闭合的环状DNA分子，长15-20 kb，一般包含37个基因，即13个蛋白质编码基因(PCG)、22个转运RNA(tRNA)基因和2个核糖体RNA(rRNA)基因，此外还有一个最大的非编码区，即控制区(Boore, 1999)。

昆虫线粒体基因组的多数基因在同一条链上编码，该链称为J链(majority strand)，少数基因在另一条链上编码，该链称为N链(minority strand)(Simon et al., 1994)。

线粒体基因组具有分子量小、进化速率快和重组水平较低等特点，因此已经被作为分子标记在昆虫系统学等研究中得到广泛应用(Wilson et al., 2000; Lin and Danforth, 2004; Gissi et al., 2008; Salvato et al., 2008; Wang et al., 2014a; Wang et al., 2015; Amaral et al., 2016; Song et al., 2016)。

昆虫线粒体基因的研究进展

昆虫线粒体基因的研究进展
孙铮;张吉;王荣;徐月静;张大谦
【期刊名称】《检验检疫学刊》
【年(卷),期】2010(020)003
【摘要】昆虫线粒体基因组通常含有37个编码基因,其中蛋白编码基因13个,核糖体RNA编码基因有2个,运输线粒体蛋白的tRNA编码基因22个,此外还有一些非编码区和基因间隔区.目前对于昆虫线粒体基因的研究,主要是使用其中的部分基因片段进行分类学科级水平上的系统进化分析或分子鉴定,而对于基因自身进化特点及规律的研究相对较少.本文根据文献和资料,对昆虫线粒体基因组的特点、获得方法、重排机制、研究意义和今后的研究方向进行了阐述和总结,以加深对昆虫线粒体基因组的认识,促进相关研究和进一步利用.
【总页数】5页(P69-73)
【作者】孙铮;张吉;王荣;徐月静;张大谦
【作者单位】黄岛出入境检验检疫局,山东青岛,266555;黄岛出入境检验检疫局,山东青岛,266555;黄岛出入境检验检疫局,山东青岛,266555;黄岛出入境检验检疫局,山东青岛,266555;黄岛出入境检验检疫局,山东青岛,266555
【正文语种】中文
【中图分类】Q963
【相关文献】
1.昆虫线粒体基因的研究进展 [J], 孙铮;张吉;王荣;徐月静;张大谦
2.昆虫线粒体基因组重排的研究进展 [J], 陈志腾;杜予州
3.直翅目昆虫线粒体基因组的特征及应用 [J], 刘静;边迅
4.访花昆虫野蚜蝇线粒体基因组结构分析 [J], 闫艳;程梦迪;曹春桥;李虎
5.线粒体基因在鳞翅目昆虫分子系统学中的研究进展 [J], 李青青;段焰青;李佛琳;李地艳;周汝敏;曹能
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昆虫的线粒体和遗传多样性

昆虫的线粒体和遗传多样性昆虫是地球上最为丰富多样的生物群体之一，它们的线粒体和遗传多样性在科学研究和保护生态系统方面具有重要意义。

本文将深入探讨昆虫线粒体的结构与功能，以及线粒体基因组在昆虫遗传多样性中的作用。

一、昆虫线粒体的结构与功能线粒体是细胞中的一个重要细胞器，对各种生命活动发挥着至关重要的作用。

而在昆虫中，线粒体具有独特的特征和功能。

1. 线粒体结构昆虫线粒体是一种独立的细胞器，由双层膜结构组成。

线粒体的外膜起着维持线粒体结构的保护作用，内膜则形成了许多褶皱，称为线粒体内膜。

线粒体内膜上有许多小突起，称为线粒体内膜结突。

线粒体结突的存在增加了线粒体内膜的表面积，有利于线粒体内部各种酶的活性。

2. 线粒体功能线粒体在细胞代谢中起着重要的作用，主要包括三个方面的功能。

首先，线粒体是能量生产的主要场所，通过呼吸链产生大量的三磷酸腺苷（ATP），为昆虫提供能量。

其次，线粒体参与细胞的钙离子调节，对于细胞内钙离子浓度的平衡具有重要作用。

最后，线粒体还参与了细胞的凋亡和老化等重要生理过程。

二、昆虫线粒体基因组的特点与哺乳动物和植物相比，昆虫的线粒体基因组非常小而紧凑，具有以下特点。

1. 大小和基因数量昆虫线粒体基因组通常只有15-20千碱基对，远远小于哺乳动物和植物的基因组。

同时，昆虫线粒体基因组中的基因数量也相对较少，一般约有13个蛋白编码基因、22个转运RNA基因和2个核糖体RNA基因。

2. 高度保守性昆虫线粒体基因组中的大多数基因在不同物种间具有高度的保守性，即其序列在不同昆虫中相对稳定，变异较少。

这种高度保守性为研究昆虫的亲缘关系和系统发育提供了重要的遗传标记。

三、昆虫遗传多样性与线粒体基因组昆虫的遗传多样性主要包括种内遗传多样性和种间遗传多样性，而线粒体基因组在遗传多样性的研究中具有重要的作用。

1. 种内遗传多样性昆虫种内遗传多样性是指同一物种内个体间的遗传差异。

由于昆虫线粒体基因组的高度保守性，可以利用其中的序列差异作为遗传标记来研究种内个体的遗传关系和遗传多样性。

蚊虫线粒体基因组DNA提取方法

ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｔｏｍｏｌｏｇｙａｎｄＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｉｏｌｏｇｙ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｎｉｍａｌＢｉｏｌｏｇｙ，
ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｍｅｔｈｏｄｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄｆｒｏｍｔｈｅｐｒｏｔｏｃｏｌｏｒｆｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆａｎｉｍａｌｍｉｔｏｃｈｏｎｄｉｆｌａｇｅｎｏｍｅｓ，ａｎｄｗａｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅ
蚊虫线粒体基因组ＤＮＡ提取方法
邹依霖，丁奕然，罗钱春，陈斌
重庆师范大学昆虫与分子生物学研究所，重庆市动物生物学重点实验室，重庆４０１３３１摘要：目的优化和改进一套适用于蚊虫线粒体基因组ＤＮＡ的提取方法。方法从动物线粒体基因组ＤＮＡ提取
的一般方法、步骤和原理出发，主要采用改进的高盐沉淀法，并注意去除核ＤＮＡ的污染。用紫外分光光度计、琼脂糖凝胶电泳和线粒体ＣＯＩ基因ＰＣＲ扩增产物鉴定所提的线粒体基因组ＤＮＡ。结果改进后的方法适用于单只蚊优化和改进的提取虫，用凝胶电泳检测后发现无核ＤＮＡ与蛋白质污染。改进后的方法简便易行，经过多种蚊虫线粒体基因组提取的实验表明，提取的蚊虫线粒体基因组ＤＮＡ质量高，能满足ＰＣＲ、克隆、测序分析等要求。结论方法简便易行，得到的蚊虫线粒体基因ｆｌ￣ＤＮＡ质量高，能满足相关分析要求。

昆虫线粒体DNA Cyt b基因研究进展

］ｃｕｅｏｓｒｐｄｅｏｕｉｎａｄｉｈｒａｃｉｌＩｇｎｅｏｉａｏｓ３ａｓｆｉａｉｖｌｔｎｎｅｔｎｅｗｄ０ｔｅｅｒｃｍｂｎｔｎ．Ｍｉｅｏｄｉｅｏｒｉｅｙｕｅｎｉｓｃｅｔｏｉｔｉｔｈｎｒｌｇｎｍｅａ℃ｗｄｌｓｄｉｅｔｏａｎ
第２卷第２５期２０年６月１０
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ｐｏａｌｅｂｓｋｏｎｍｉｃｏｄｉｌｇｎｔｅｐｃｏｓｕｔｒｎｕｃｏｆｉｍｔｍｒｄｃ．３ｅｐｐｒｂｅｒｂｂｙｔｅｔｎｗｔｈｎｒｅｅｗｈｒｓｅｔｔｔｃｕｅａｄｆｎｔｎｏｔｐｅｐｕｔｈａｒｆｈ－ｏａｉｒｉｓｏｅｉ
４ＢｉａｇＦｒｔｕｅｕｏＨｂｉＢｉａｇ０５５，ｉ）ａｉｎｅｓｙＢｒｅ，ａｘｎ５４０Ｃｎｘｅｒａｆｅｉｈａ

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3. PCR扩增和测序
• 先扩增线粒体基因组上的经典片段，如COⅠ、COⅡ、 COⅢ、Cob等。 • 例：扩增COI基因片段 • 扩增引物为通用引物LCOI490（5’GGTCAACAAATCATAAAGATATTGG-3’）和 HCO2198（5’TAAACTTCAGGGTGACCAAAAAATCA-3’）（Folmer et al , 1994）。反应体系为25μl，其中上下游引物各0.5μl， PCR MasterMix 12.5μl ，DNA模板3μl，ddH2O 8.5μl。扩增反应条件：预变性94 ℃ 2分钟，变性94℃ 1分钟，退火50 ℃ 1分钟，延伸72 ℃ 1分钟, 进行35个循环。取3μl PCR扩增产物使用1%的琼脂糖胶电泳检验。PCR产物测序由上海生工生物工程技术服务有限公司完成。
• • • •
1. 采集标本及冷冻利用高压汞灯及黑光灯诱集，然后将标本低温冷冻致死，取一侧后足泡入无水乙醇，置于-20度冰箱保存，供提取DNA。标本展翅并保存，以待进一步形态鉴定。
2. DNA提取 • 总DNA提取试剂盒为德国默克公司 QIAGEN DNeasy Tissue kit。PCR试剂使用TIANGEN天根生化科技有限公司生产的 PCR MasterMix。 • 将浸泡于无水乙醇中的足取出，晾干，分成2-3段，放在1.5ul的离心管中。按照 QIAGEN DNeasy Tissue kit使用手册的说明进行总DNA提取。抽提的DNA溶于200300ul的AE缓冲液，并置于在-20℃冰箱保存备用。
6. 寻找tRNA及预测tRNA结构
• 用tRNAscan-SE Search Server 在线软件，寻找tRNA，一次可找出17-19个。其余与其他昆虫线粒体进行比对找出。 • 用DNAsis预测tRNA结构，对于较为特殊的 tRNASer(AGN)，需手工画出。
7. 预测12S及16S结构
昆虫线粒体基因组研究方法
一. 昆虫线粒体基因组的研究意义 • （一）适合做进化生物学研究。被广泛用于研究基因组结构和功能、群体遗传结构，谱系地理学和各种分类学水平上的系统发育关系研究。 • （二）功能基因的研究
二. 研究方法 • • • • （一）获取待研究昆虫的线粒体基因组（二）对线粒体基因组结构进行分析（三）与其他昆虫线粒体基因组进行比对（四）进行系统发育分析
4. 设计引物，扩增其他片段 • 利用软件Primer5.0 设计引物，扩增其他片段。最难扩增的片段是控制区（A+T-rich）。因为引物很难设计，所以需要花费一些时间及精力。
5. 将所有片段拼接成完整的线粒体组（环形）
• 利用软件DNAstar对扩增好的各个片段进行拼接。用Bioedit软件查看测序原始峰图，校对各个碱基。将校对好的数据上传至 Genbank。获取Genbank的accession • number。
• 用软件XRNA进行预测。预测不到的，用手工画出。
8. 对特殊结构进行分析讨论
• 例：控制区的结构分析 • 在线软件 Mfold Web Server (Zuker, 2003; /?q =mfold)
9. 系统发育分析
• 用软件MEGA5.0ห้องสมุดไป่ตู้ RAxML,Paup4.0,mrba yes等软件进行分析
具体步骤
• • • • • • 1. 采集标本并冷冻 2. 提取DNA 3. 扩增线粒体基因组上的经典片段 4. 设计引物，扩增其他片段 5. 将所有片段拼接成完整的线粒体组（环形） 6. 校对数据，利用软件、比对等方法，标出tRNA、 16S、12S及13个蛋白质基因的位置，上传线粒体基因组数据至Genbank。 7. 对tRNA进行结构预测 8. 对12S及16S进行结构预测 9. 对该昆虫线粒体基因组上特殊位置进行讨论 10. 系统发育分析