扬眉线蛱蝶线粒体基因组全序列测定和分析

doi:10.16380/j.kcxb.2017.08.012

›› 2017, Vol. 60 ›› Issue (8): 950-961.doi: 10.16380/j.kcxb.2017.08.012

扬眉线蛱蝶线粒体基因组全序列测定和分析

王菊平^{1, 2}, 曹天文^{1, 2,*}, 张越^{2, 3}, 范仁俊^{1, 2}, 张苗^{1, 2,} 石保明^{1, 2}, 彭福成^{1, 2}

(1. 山西省农业科学院植物保护研究所, 农业有害生物综合治理山西省重点实验室, 太原 030031; 2. 山西省昆虫资源共享服务平台, 太原 030031; 3 山西省农业种子总站，太原 030006）

出版日期:2017-08-20 发布日期:2017-08-20

Sequencing and analysis of the complete mitochondrial genome of Limenitis helmanni (Lepidoptera: Nymphalidae)

WANG Ju-Ping^1,2, CAO Tian-Wen^1,2,*, ZHANG ^Yue2,3, FAN Ren-Jun^1,2, ZHANG Miao^1,2, SHI Bao-Ming^1,2, PENG Fu-Cheng^1,2

(1. Shanxi Key Laboratory of Integrated Pest Management in Agriculture，Institute of Plant Protection, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taiyuan 030031, China; 2. Shanxi Insect Information Infrastructure, Taiyuan 030031, China; 3. Shanxi Agricultural Seed Station, Taiyuan 030031, China)

Online:2017-08-20 Published:2017-08-20

摘要/Abstract

摘要： 【目的】了解扬眉线蛱蝶Limenitis helmanni线粒体基因组结构及其分子系统发育。【方法】采用PCR步移法对扬眉线蛱蝶线粒体基因组全序列进行测定和分析。基于线粒体基因组13个蛋白质编码基因和2个rRNA基因的核苷酸序列构建了66种鳞翅目昆虫的系统发育树。【结果】扬眉线蛱蝶线粒体基因组全长15 178 bp(GenBank登录号： KY290566)，包括13个蛋白质编码基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因和一段长度为346 bp的A+T富含区，基因排列顺序与其他已知近缘种昆虫相同。扬眉线蛱蝶线粒体基因组中存在很高的A+T含量(81.1％)。13个蛋白质编码基因中，COI以CGA作为起始密码子，ND5以GTT作为起始密码子，其余均以昆虫典型的ATN为起始密码子。COII和ND4基因使用了不完全终止密码子T，其余基因均以典型的TAA为终止密码子。在所测得的22个tRNA基因中，除tRNA^Ser(AGN)缺少DHU臂外，其余tRNA均能形成典型的三叶草结构。与其他多数鳞翅目昆虫一样，扬眉线蛱蝶的A+T富含区中有一段由ATAGA引导的保守的多聚T结构，长度为20 bp，并散布着一些长短不一的串联重复单元。系统发育树结果显示，蛱蝶科亚科级别的系统发育关系为：(绢蛱蝶亚科＋眼蝶亚科)＋((蛱蝶亚科＋闪蛱蝶亚科)＋(釉蛱蝶亚科＋线蛱蝶亚科))。【结论】线蛱蝶族与翠蛱蝶族的亲缘关系较近，丽蛱蝶族是该亚科较早分化出来的一支。基于线粒体基因组构建的线蛱蝶亚科物种系统发育关系与传统形态分类学研究结论不一致。

关键词: 鳞翅目, 蛱蝶科, 扬眉线蛱蝶, 线粒体基因组, 系统发育

Abstract: 【Aim】 To explore the complete mitochondrial genome structure and molecular phylogenetics of Limenitis helmanni. 【Methods】 The complete mitochondrial genome of L. helmanni was sequenced and analyzed by using PCR and primer walking. Based on the sequences of 13 protein-coding genes and two rRNA genes of the mitochondrial genome, the phylogenetic tree of 66 lepidopteran species were constructed with Bayesian inference method. 【Results】 The complete mitochondrial genome of L. helmanni is a circular molecule of 15 178 bp （GenBank accession no.: KY290566）, including 13 protein-coding genes, 22 tRNA genes, 2 rRNA genes and a 346 bp A+T-rich region. The mitogenomic gene arrangement is consistent with those of other closely related species. The mitochondrial genome of L. helmanni is biased toward a high A+T content (81.1％). All protein-coding genes start with a typical ATN initiation codon, except that COI starts with the CGA codon and ND5 with the GTT codon. Most of the 13 PCGs have a complete termination codon (TAA), except COII and ND4 genes which have incomplete stop codons (T). All tRNA genes show the classic clover-leaf structure, except that the dihydrouridine (DHU) arm of tRNA^Ser(AGN) forms a simple loop. The A+T-rich region of L. helmanni contains some conserved structures such as the motif ATAGA, 20 bp poly(T) stretch and some tandem repeat units, which is similar to those of other related lepidopteran species. Bayesian phylogenetic analyses supported that the relationship of Nymphalidae subfamilies is (Calinaginae＋Satyrinae)＋((Nymphalinae＋Apaturinae)＋(Heliconiinae＋Limenitidinae)). 【Conclusion】 Limenitini is closely related with the Euthaliini, and Parthenini may be the earliest diverged lineage in Limenitidinae. The phylogenetic relationship of Limenitidinae species based on the mitochondrial genome is not consistent with the results of the traditional morphology-based taxonomy

Key words: Lepidoptera, Nymphalidae, Limenitis helmanni, mitochondrial genome, phylogeny

王菊平, 曹天文, 张越, 范仁俊, 张苗, 石保明, 彭福成. 扬眉线蛱蝶线粒体基因组全序列测定和分析[J]. , 2017, 60(8): 950-961.

WANG Ju-Ping, CAO Tian-Wen, ZHANG Yue, FAN Ren-Jun, ZHANG Miao, SHI Bao-Ming, PENG Fu-Cheng. Sequencing and analysis of the complete mitochondrial genome of Limenitis helmanni (Lepidoptera: Nymphalidae)[J]. , 2017, 60(8): 950-961.

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扬眉线蛱蝶线粒体基因组全序列测定和分析

Sequencing and analysis of the complete mitochondrial genome of Limenitis helmanni (Lepidoptera: Nymphalidae)

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