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哺乳动物线粒体基因组的聚类分析及其系统进化研究

钟金城  吴玺  
【摘要】:哺乳动物的系统进化和分类研究一直是生命科学研究的热点之一。多年来,国内外学者从解剖学、考古学等方面进行了许多研究,但有许多动物的分类学地位和进化关系至今仍无定论,存在许多争议。动物线粒体基因组是共价闭合的双链 DNA,结构简单稳定,很少受到序列重排的影响,呈母系遗传,进化速度快,是进行分子进化研究的良好材料。本研究从 NCBI(http://www.ncbi.nlm.nih.gov)上选取189个哺乳动物的线粒体全基因组,分别以线粒体基因组全序列、tRNA 序列、rRNA 序列、编码蛋白序列及控制区序列为分子标准,用生物信息学、系统生物学等学科的理论和技术,研究分析了哺乳动物线粒体基因组结构、分子进化树和系统进化关系。结果表明:①189个哺乳动物线粒体基因组的大小和结构相似,均在 16kb~17.5kb 之间,由22个 tRNA 基因、2个 rRNA 基因、13个蛋白编码基因和1个 D—loop 区序列结构组成,序列同源性较高。②以线粒体全基因组序列、编码蛋白质的基因序列为分子标准进行动物分类和系统进化研究的结果最为准确可靠,且在大的分类上与传统的研究结果基本一致。其次是 rRNA 基因序列、tRNA 基因序列为分子标准的研究结果也较准确。但 D-loop 区不适合进行亲缘关系较远物种间的分类研究。③哺乳动物可大致分为两类,即后兽亚纲和真兽亚纲。单孔类与后兽亚纲的有袋类聚为一大类,表明单孔类与有袋类的亲缘关系相比较两者与真兽类的关系要更近。④用线粒体基因组进行动物分子进化的研究,其方法简便,能较精确地知道物种的进化地位。是可与形态学、考古学证据相互印证的一种分类方法。⑤在用线粒体基因组进行动物分类和系统进化的研究中,邻位相连法(NJ)与最小进化法(ME)最适合,其结果最为可靠。上述结果对人们理解动物分类和系统进化具有重要的理论和实际意义。

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