鲽形目 (Pleuronectiformes) 鱼类的线粒体基因组序列比较研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 陈世喜 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 授予单位 | 南海海洋研究所 |
| 导师 | 孔晓瑜 |
| 关键词 | 线粒体基因组，基因重排，重排机制，反向复制删除机制，GC含量 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 海洋生物学 |
| 其他题名 | The study on the characters of mitochondrial genomes of flatfishes (Pleuronectiformes) |
| 英文摘要 | 鲽形目 (Pleuronectiformes) 鱼类又称比目鱼，属于脊椎动物门 (Vertebrata)，硬骨鱼纲 (Osteichthyes)，该目鱼类具有身体扁平，眼睛位于头部一侧的独特体型。按照Nelson (2016) 的经典形态学分类结果，鲽形目包括2个亚目，3个超科，14个科。本研究包括了该目12个科68种鱼类的线粒体基因组，特别是针对鲆科鱼类的线粒体基因组基因重排多样性，在分析中间角鲆线粒体基因组特征的基础上，结合前期研究中积累的鲆科鱼类线粒体基因组数据，分析了二聚体基因组非随机丢失机制 (Dimer-Mitogenome and Non-random Loss, DMNR) 在推测鲆科13种鱼类重排中的适用性，研究了13种鲆科鱼类中CR个数的祖先状态并推测了较原始的重排类型。针对舌鳎科 (Cynoglossidae) 的重排多样性，在分析南海舌鳎 (Cynoglossus nanhaiensis) 线粒体基因组的基础上，结合前期积累的舌鳎科线粒体基因组数据，分析了反向复制删除机制在推测舌鳎亚科 (Cynoglossinae) 17种鱼类重排中的适用性。同时，根据鲽形目重排与非重排线粒体基因组之间的基本特征比较，对鲽形目12科68种鱼类中出现的31种线粒体基因组的基因重排现象进行了分析。具体结果如下：中间角鲆 (Asterorhombus intermedius) 的线粒体基因组全长16886 bp，包括13个蛋白基因、22个tRNA基因和2个rRNA基因，基因组成与典型鱼类一致。基因排序不同于其他鲆科鱼类，其基因组中不仅包括鲆科鱼类常见的重排基因簇“Q-A-C-Y-S1-D-ND6-E-P”，还存在tRNA-V移位形成16S-V-L1的基因重排现象，是目前鲽形目中的一种新的重排类型。研究使用了DMNR机制推测了该种鱼类重排的产生，并发现DMNR机制在推测鲆科13种鱼类重排中可以分为中间角鲆类，三斑双线鲆类，青缨鲆类和繁星鲆类四种类型。其中，除青缨鲆类的tRNA-D位于基因簇“Q-A-C-Y-S1-ND6-E-P”之外，其他三类的tRNA-D均位于该基因簇内部，在tRNA-S1之后。根据基因重排发生的过程可以发现，已知的青缨鲆类的tRNA-D移位可以发生在DMNR之前或者之后，推测其余三种类型的tRNA-D移位则发生在DMNR之后最简约。此外，与典型鱼类线粒体基因组的间隔区特征相比较，这些鲆科鱼类中出现的间隔区可能是重排过程中基因退化产生，这一间隔区和退化基因之间的关系的发现为DMNR机制的可行性提供了支持。由于13种鲆科鱼类既有一个CR的情况，也有两个CR的情况，采用祖先状态重建的方法，发现这些鱼类的祖先物种中有双CR的可能性更高；同时通过年代分析发现这些物种的四种不同的重排类型中，不同重排类型的形成可能是由原始的具有双CR的物种分别分化形成。南海舌鳎线粒体基因组全长16678 bp，由37个基因组成，与典型鱼类一致。其基因组具有与其他舌鳎亚科物种一致的基因重排，重排的特点是CR移位和tRNA-Q的移位和转链，导致非重排的基因簇“ND1-I-Q-M”变为重排基因簇“ND1-CR-Q-I-M”。针对南海舌鳎的基因重排，本研究发现前期研究中提出的反向复制删除机制同样可以解释该种类的基因重排的产生。其中舌鳎亚科物种“Q-I-M”的两个间隔区的长度范围分别是3~160 bp和5~35 bp，这两个间隔区可能由tRNA基因退化后产生，该结果为反向复制删除机制提供了支持。分析鲽形目12科68种鱼类中重排和非重排的线粒体基因组的基因特征可见，这些线粒体基因组的长度在16417~18723 bp之间，重排与非重排物种之间的基因长度没有明显区别，但首次发现基因组的GC含量在冠鲽科，舌鳎科中 (除日本须鳎) 低于非重排物种。13个蛋白质编码基因和两个rRNA基因的长度基本保守，但是冠鲽科，舌鳎科的GC含量也出现低于非重排物种的现象。非重排物种的间隔区长度较短，重排物种中出现了较多>47 bp的间隔区。在舌鳎科，鳎科 (Soleidae)，鲆科，鲽科 (Pleuronectidae) 和牙鲆科 (Paralichthyidae) 的部分物种中有非典型的OL序列。CR的长度范围在606~2312 bp之间，平均AT含量为0.645，GC含量较低。在冠鲽科 (Samaridae) 的褐斜鲽 (Plagiopsetta glossa)、满月沙鲽 (Samaris cuslatus) 和冠鲽 (Samaris cristatus)，鲆科的纤羊舌鲆 (Arnoglossus tenuis)、三斑双线鲆 (Grammatobothus polyophthalmus)、冠毛鲆 (Lophonectes gallus)、大斑鳒鲆(Psettina iijimae) 和矛状左鲆 (Laeops lanceolata) 有两个控制区，这些有两个控制区的物种的种内CR序列比对都有一致序列出现。分析CR中的重复序列信息可见，重复序列的重复单元长度在8~147 bp，变化较大，在CR的前段或者后段都有出现。构建了各科的33种代表性鱼类的ML和BI系统树，对分子系统和形态学研究的结果异同及重排对鲽形目鱼类系统关系的影响等问题进行探讨。在基于前期研究的线粒体基因组数据基础上，分析鲽形目科内物种的系统关系，明确重排物种在系统关系中的聚枝情况。初步分析了鲽形目中的科间的系统关系，为进一步的鲽形目系统进化研究和线粒体基因组进化研究提供了更多的参考依据。本论文的开展对DMNR机制在推测鲆科鱼类重排产生中的运用有了进一步的认识，对反向复制删除机制在推测舌鳎亚科鱼类基因重排中的适用性进行了比较分析，也更加全面地认识和分析了鲽形目鱼类线粒体基因组的重排现象，丰富了鱼类线粒体基因组重排的相关研究，这些研究结果揭示了该类群线粒体基因组重排的多样性，为今后进一步的研究鲽形目鱼类系统关系以及硬骨鱼类的线粒体遗传多样性提供了科学依据。 |
| 源URL | [http://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18161]  |
| 专题 | 南海海洋研究所_学位论文（博士） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 陈世喜. 鲽形目 (Pleuronectiformes) 鱼类的线粒体基因组序列比较研究[D]. 南海海洋研究所. 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：南海海洋研究所
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