鳞翅目三种不同科的昆虫线粒体基因组学分析

第一章文献综述 (1)

1.1 线粒体 (1)

1.2 线粒体基因组 (1)

1.2.1 线粒体基因组的基本特征 (1)

1.2.2 动物线粒体基因组的结构特征和基因组成 (2)

1.2.2.1 核糖体RNA (2)

1.2.2.2 转运RNA (2)

1.2.2.3 蛋白编码基因 (3)

1.2.2.4 控制区 (3)

1.2.3 线粒体基因组的进化 (3)

1.2.4 线粒体基因组的碱基组成偏向性 (4)

1.3 线粒体基因组测序方法 (4)

1.3.1 物理分离法 (4)

1.3.2 常规PCR测序法 (4)

1.3.3 基于LA-PCR技术的方法 (5)

1.4 线粒体基因组中的分子标记 (5)

1.4.1 线粒体全基因组序列 (5)

1.4.2 线粒体基因的重排 (5)

1.4.2.1 基因重排的类型 (6)

1.4.2.2 基因重排的假说 (6)

1.5 鳞翅目系统发育研究 (6)

1.5.1 鳞翅目昆虫简介 (6)

1.5.2 鳞翅目分类 (7)

1.6 系统发育分析 (8)

1.6.1 基因树 (8)

1.6.2 内群和外群的选择 (8)

1.6.3 建树基因的选择 (8)

1.6.4 基因序列比对 (9)

1.6.5 建树方法 (9)

1.6.6 系统发育树的评估 (11)

1.7 比较基因组学 (12)

第二章引言 (13)

2.1 研究的目的及意义 (13)

2.2 主要研究内容 (13)

2.2.1 引物扩增获得鳞翅目三种昆虫线粒体基因组序列 (13)

2.2.2 基于鳞翅目的全线粒体基因组数据对鳞翅目系统发育关系进行了重建 (13)

2.2.3 比较基因组学分析 (13)

2.3 技术路线 (14)

第三章鳞翅目三种昆虫线粒体基因组的扩增与结构分析 (15)

3.1 实验材料 (15)

3.1.1 鳞翅目三种昆虫组织的收集与处理 (15)

3.2 仪器与试剂 (15)

3.2.1 主要实验仪器 (15)

3.2.1 主要生化试剂 (15)

3.2.3 常用溶液的配置 (16)

3.3 实验方法 (16)

3.3.1 鳞翅目三种昆虫基因组DNA的提取和检测 (16)

3.3.2 PCR引物的设计 (17)

3.3.3 PCR扩增 (20)

3.3.4 PCR 扩增后目的产物的纯化 (20)

3.3.5 目的片段的连接和转化 (21)

3.3.6 菌落PCR鉴定 (21)

3.3.7 序列分析 (22)

3.4 结果 (22)

3.4.1 鳞翅目三种昆虫基因组DNA的检测 (22)

3.4.2 柳二尾舟蛾全线粒体基因组的组成 (23)

3.4.2.1 基因结构和碱基组成 (23)

3.4.2.2 蛋白编码基因和密码子使用情况 (24)

3.4.2.3 核糖体RNA和转运RNA (24)

3.4.2.4 基因间重叠与间隔 (26)

3.4.2.5 AT富集区 (28)

3.4.3 甘薯天蛾全线粒体基因组的组成 (28)

3.4.3.1 基因结构和碱基组成 (28)

3.4.3.2 蛋白编码基因和密码子使用情况 (29)

3.4.3.3 核糖体RNA和转运RNA (30)

3.4.3.4 基因间重叠与间隔 (32)

3.4.3.5 AT富集区 (33)

3.4.4 臭椿皮蛾全线粒体基因组的组成 (34)

3.4.4.1 基因结构和碱基组成 (34)

3.4.4.2 蛋白编码基因和密码子使用情况 (35)

3.4.4.3核糖体RNA和转运RNA (36)

3.4.4.4 基因间重叠与间隔 (37)

3.4.4.5 AT富集区 (39)

第四章基于线粒体蛋白质编码基因的鳞翅目系统发育分析 (40)

4.1 实验方法 (40)

4.1.1 选择蛋白质编码基因构建进化树的的原因 (40)

4.1.2 数据来源和外群的选择 (40)

4.1.3 数据处理 (41)

4.2 结果 (42)

4.2.1 基于柳二尾舟蛾线粒体蛋白编码基因数据的系统发生关系重建 (42)

4.2.2 基于臭椿皮蛾线粒体蛋白编码基因数据的系统发生关系重建 (42)

4.2.3 基于甘薯天蛾线粒体蛋白编码基因数据的系统发生关系重建 (43)

第五章鳞翅目昆虫线粒体基因组的比较研究 (45)

5.1 实验方法 (45)

5.1.1 不同鳞翅目昆虫线粒体基因组序列的整体比较 (45)

5.1.2 不同鳞翅目昆虫线粒体基因组中蛋白质编码基因比较 (45)

5.1.3 不同鳞翅目昆虫线粒体基因组中RNA的比较 (45)

5.1.4 不同鳞翅目昆虫线粒体基因组中的基因间重叠与间隔区比较 (45)

5.1.5 不同鳞翅目昆虫线粒体基因组中AT富集区的比较 (45)

5.2 结果 (46)

5.2.1 不同鳞翅目昆虫线粒体基因组序列的整体比较 (46)

5.2.2 不同鳞翅目昆虫线粒体基因组中蛋白质编码基因比较 (52)

5.2.3 不同鳞翅目昆虫线粒体基因组中RNA的比较 (65)

5.2.4 不同鳞翅目昆虫线粒体基因组中的基因间重叠与间隔区比较 (65)

5.2.5 不同鳞翅目昆虫线粒体基因组中AT富集区的比较 (66)

讨论 (68)

结论 (71)

参考文献 (73)

致谢 (87)

个人简介 (88)

发表论文 (89)

安徽农业大学博士学位论文文献综述

第一章文献综述

1.1线粒体

线粒体普遍存在于各类真核细胞中，是真核细胞内一种重要和独特的细胞器。人体内的细胞每天要合成几千ATP，且95%的ATP是由线粒体中的呼吸链所产生，因此，线粒体被称为细胞内的“能量工厂”[1]。自1897年Benda发现并命名线粒体以来，人们从形态学，生物化学、分子生物学，分子遗传学等多个角度对线粒体进行了研究。形态学研究表明，电镜下的线粒体是由两层单位膜套叠而成的封闭的囊状结构，主要有外膜、内膜、膜间隙及基质或内室四部分组成。且线粒体的形态、大小、数量与分布，在不同细胞内变动很大，就是同一细胞在不同生理状态下也不一样[2]。从生物化学角度来研究，线粒体的化学成分主要是蛋白质和脂质。而且构成线粒体的蛋白质可分为可溶性和不可溶性两类，可溶性蛋白大多数是基质中的酶和膜的外周蛋白，不溶性蛋白则主要是膜的镶嵌蛋白、结构蛋白和部分酶蛋白。而线粒体的脂质主要成分是磷脂。线粒体的基质中含有催化三羧酸循环、脂肪酸β-氧化、氨基酸氧化、蛋白质合成等有关的上百种酶和其他成分，因此在细胞中执行氧化磷酸化及脂肪酸和某些蛋白质的生物合成，许多研究工作表明，线粒体参与细胞的代谢、发育、衰老和凋亡过程[3-8]。近年来发现线粒体基因组的改变与多种人类疾病以及衰老有密切的联系[9-12]。分子生物学和分子遗传学的研究表明，线粒体中含有DNA，RNA，具有自我繁殖所必须的所有组分，且具有独立进行转录和翻译的功能。其复制方式以半保留方式进行。由于线粒体的增值是受核基因组及其自身的基因组两套遗传系统的控制，所以被称为半自主性细胞器。

1.2线粒体基因组

自从1981年Anderson等人完成了人类线粒体基因组全序列测序以来，在1988年的时候，人们首次发现线粒体基因组突变与疾病相关，从此拉开了线粒体基因组研究的序幕[13]。又由于核基因组较大，进化机制比较复杂，很多进化等方面的问题是核基因组无法解决的。但线粒体全基因组作为一个完整的细胞器基因组，又包含了从分子序列到基因结构的全面信息，而且线粒体DNA具有母系遗传、进化速率快和较少发生基因重组的特点，所以被作为进化的分子标记，并被广泛的应用于分子进化、系统发育进化树、群体遗传学、比较和进化基因组学等研究[14-16]。

1.2.1 线粒体基因组的基本特征

线粒体基因组大多成呈环状，也有部分线粒体基因组呈线状，例如真菌和衣藻类线粒体基因组。此外，线粒体基因组的大小在各类群中差异很大，研究表明，植物的线粒体基因组最大，而哺乳动物的线粒体基因组最小。如已经测序得到的人、小鼠和