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青海草原毛虫全线粒体基因组序列测定与分析

张棋麟  袁明龙  
【摘要】:草原毛虫是我国青藏高原的特有昆虫,也是严重为害高寒草地的重大害虫。在本研究中,我们测定并分析了青海草原毛虫(Gynaephora qinghaiensis)的全线粒体基因组。青海草原毛虫样本采集于青海省玉树县巴塘乡(北纬97。13′,东经32。83′;海拔3 980m),采用12对通用或新设计的特异性PCR引物扩增其线粒体基因组全长,并进行双向测序。青海草原毛虫的线粒体基因组为典型环状DNA分子,大小为15 747bp。与其他昆虫线粒体基因组一样,该线粒体基因组包含37个基因,并含有一个大的非编码区,即A+T富集区(控制区)。与其他已测鳞翅目昆虫一样,在37个线粒体基因中,除了trnM移位到了基因簇trnI-trnQ-trnM上游外,其余基因与推测的祖先昆虫线粒体基因排列顺序及转录方向完全一致。青海草原毛虫线粒体基因组相当紧凑,共有5个基因连接点发生了基因重叠,总的重叠长度为20bp;最长的基因重叠(8bp)位于trnC和trnW之间。除了最大的非编码序列,基因间隔序列(小的非编码序列)共计19处,长度为1~49个核苷酸,总长度为281个核苷酸。青海草原毛虫线粒体基因组的13个蛋白质编码基因,除cox1外,其余12个基因的起始密码子均为典型的ATN:1个基因(nad2)使用ATT,5个(cox2,had3,nad5,nad6和nad1)使用ATA,5个(atp6,cox3,nad4,nad4L和cob)使用ATG,1个(atp8)使用ATC。在已测鳞翅目昆虫线粒体基因组中,cox1基因使用CGA作为起始密码子的现象非常普遍。大多数蛋白质编码基因具有完全的终止密码子TAA,而co也和had4具有不完全的终止密码子,仅以单个T结尾。青海草原毛虫线粒体基因组J-链的碱基组成明显偏向于A和T,其中A=40.83%、T=40.46%、G=6.82%、C=11.89%。J-链的AT-偏斜和GC-偏斜分别为0.005和-0.27。在13个蛋白编码基因中,A+T含量最低基因是cox1,为71.88%;最高的是atp8,达90.48%。青海草原毛虫线粒体基因组A+T富集区长为449bp,位于rrnS和trnM之间,其A+T含量最高,为91.31%。所有22个tRNAs,大小范围从62~77bp,呈现出典型的三叶草二级结构。rrnL全长为1 453 bp,A+T含量为84.31%;rrnS全长为862 bp,A+T含量为85.50%。青海草原毛虫线粒体基因组不仅为进一步研究草原毛虫、毒蛾科昆虫及鳞翅目昆虫的系统发育关系提供了重要的分子遗传学信息,也为开发出能有效鉴定草原毛虫属昆虫的分子标记及研究该属昆虫的进化历史提供了必要条件。

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