中国狼、犬科及部分食肉目动物线粒体全基因组研究

摘要

脊椎动物线粒体DNA长度在16kb左右，呈双链环状，具有突变率高，母系遗传，缺乏重组等优点，是目前惟一能够从基因组水平来分析动物系统发育的分子标记。作为基因组进化研究模型，线粒体基因组的比较研究，在生物起源进化领域将发挥巨大的作用。 食肉目动物物种、遗传多样性丰富，多数位于食物链顶端，在维持生态系统平衡中具有重要作用，目前在食肉目动物分类和系统进化方面存在较大争议。 为研究食肉目动物的系统进化和以中国狼为代表的东亚地区的狼的系统发育，本文参照近缘物种线粒体全基因组序列，设计14对特异引物，采用PCR产物直接测序法测得中国狼(Canis lupus chanco)线粒体基因组全序列，对其进行了系统发育分析，并对犬科、食肉目动物线粒体全基因组进行了比较研究。 结果表明： 1.中国狼线粒体基因组全长16，774 bp，包括13个蛋白质编码基因、2个rRNA基因、22个tRNA基因和1个非编码控制区。除ND2，ND3和ND5基因以AUA作为起始密码子外，其他基因的起始密码子均为AUG。除COXIII，ND4，ND3基因的终止密码子分别为不完全的U，U，UA； ND2，COXII， Cytb基因的终止密码子是UAG，UAG，AGA外；其余基因均以UAA作为终止密码子，而欧亚狼和狗COX II基因则以UAA终止。基于近缘哺乳动物15种近缘物种的线粒体基因组的12S rRNA、16S rRNA基因与12个重链蛋白编码基因全序列，用邻近法、最大简约法和最大似然法构建系统进化树，系统进化关系与传统的系统分类基本一致，在已有文献的基础上，探讨了中国狼的进化地位。 2.在基因组水平上对四种犬科动物的线粒体基因组全序列进行比较分析其结构特征。四种犬科动物的线粒体基因组结构和排列顺序均与哺乳动物的相同，显示出其在进化上的保守性；线粒体基因组各部分的碱基组成均表现出AT含量高，G含量最低的碱基偏好性；tRNA-Trp/tRNA-Ala，COX2/tRNA-Lys基因之间的间隔序列较长，ATP8/ATP6，ND5/ND6基因重叠序列较长；CUA(Leu)，AUU(Ile)，AUA(Met)等密码子使用频率最高，同时密码子第三位使用G的频率最低；在“WANCY”区中都存在轻链复制起始点(OL)的核苷酸组成和二级结构高度保守；在犬，狼，郊狼线粒体基因组控制区存在(10 bp)的相似重复序列，但在赤狐中重复序列差异较大，由于重复序列的保守性，可作为特异的分子标记，对于犬科动物系统发育、分类研究、遗传多样性保护等领域具有重要的参考价值。 3.比较分析了9科10种部分食肉目动物线粒体基因组。基因结构和排列顺序较为固定。AT含量高于GC含量，A含量普遍较高，G的含量最少，存在碱基偏好性。起始密码子AUG使用频率最高，终止密码子多为UAA。海豹科中发现COIII、NADH3、NADH4基因无终止密码子的翻译异常现象。CUA(Leu)，AUU(Ile)，AUC(Ile)，AUA(Met)等密码子使用频率均较高，CUA(Leu)密码子使用频率最高，无AGG(Ter)终止密码子。密码子第三位G的频率最低。线粒体转运RNA基因具有三叶草型二级结构(tRNA-Ser(AGY)除外)。比较发现了线粒体控制区共有的重复序列(CACGT)5bp，推测其可作为食肉目动物线粒体基因特征。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:专用术语缩略词对照表

声明

第一章文献综述

1.1线粒体基因组研究进展

1.1.1线粒体基因组的结构

1.1.2线粒体基因组的特征

1.1.3线粒体基因组的进化

1.1.4线粒体基因组的复制和调控

1.1.5线粒体基因组的研究意义及进展

1.1.6犬科线粒体DNA研究现状

1.2分子系统学和系统发育

第二章材料方法

2.1实验思路与方案

2.2实验材料，仪器，试剂

2.2.1实验材料

2.2.2主要实验仪器

2.2.3主要实验用品和试剂

2.3实验方法

2.3.1基因组提取

2.3.2引物设计

2.3.3 PCR和电泳

2.3.4目的基因片段的回收，连接和转化

2.3.5克隆PCR，测序

2.3.6序列分析

2.3.7系统进化分析

第三章结果分析与讨论

3.1中国狼线粒体全基因组与系统发育分析

3.1.1中国狼线粒体全基因组概况

3.1.2转运RNA基因和核糖体RNA基因

3.1.3蛋白编码基因

3.1.4非编码区

3.1.5酶切分析

3.1.6构建系统进化树

3.1.7讨论

3.2四种犬科动物线粒体全序列的组成和结构特征

3.2.1四种犬科动物的线粒体基因组比较分析

3.2.2犬科线粒体基因组分析讨论和研究展望

3.3部分食肉目动物线粒体基因组分析讨论

3.3.1部分食肉目动物线粒体基因组结构分析

3.3.2食肉目动物的线粒体基因组结构特征与研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表文章与奖励

致 谢