池蝶蚌線粒體基因組全序列分析

盛軍慶 林巧惠 王軍花 彭 扣 洪一江

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池蝶蚌線粒體基因組全序列分析

盛軍慶 林巧惠 王軍花 彭 扣 洪一江

(南昌大學(xué)生命科學(xué)與食品工程學(xué)院, 南昌 330031)

采用普通PCR擴(kuò)增、SHOT-GUN測序、軟件拼接首次獲得了池蝶蚌()線粒體基因組全序列。線粒體基因組全長為15939 bp, 由13個蛋白質(zhì)編碼基因、22個tRNA基因、2個SrRNA基因和28個長度為1—393 bp的非編碼區(qū)組成; 除3-5、4、6、8、1-3、tRNA-D、tRNA-H之外, 其他大多數(shù)基因在L鏈編碼。池蝶蚌線粒體全基因組序列、蛋白編碼基因、tRNA基因、rRNA基因及非編碼區(qū)的A+T含量分別為60.36%、59.84%、61.7%、60.23%及62.5%, 與其他淡水蚌類一致, 均表現(xiàn)出A+T偏好性, 淡水蚌類線粒體基因組長度的差異主要表現(xiàn)在非編碼區(qū)長度的差異。池蝶蚌mtDNA的2-12SrRNA區(qū)域基因排列存在差異, 是3、tRNAHis、tRNAAla、tRNASer1、tRNASer2、tRNAGlu、2、tRNAMet8個基因發(fā)生重組造成。22個tRNA基因都具有典型的三葉草二級結(jié)構(gòu), tRNA-E與tRNA-W間的非編碼區(qū)含有一個ORF區(qū), 而控制區(qū)并未發(fā)現(xiàn)。從GenBank上下載的14種雙殼綱貝類的mtDNA序列構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)化樹, 顯示池蝶蚌與三角帆蚌親緣關(guān)系最近。研究結(jié)果為淡水珍珠蚌線粒體基因重排及進(jìn)化特征提供理論依據(jù)。

池蝶蚌; 線粒體基因組; 序列分析; 基因重排

動物的線粒體基因是典型的母性遺傳, 是研究分子系統(tǒng)學(xué)的最佳靶序列。線粒體基因組全序列不但能對線粒體基因組結(jié)構(gòu)及其物種的分子系統(tǒng)關(guān)系, 而且能對線粒體基因的種類和數(shù)量、基因重疊及重排現(xiàn)象、遺傳密碼子進(jìn)化、同義密碼子使用、RNA轉(zhuǎn)錄成熟機(jī)制及堿基組成的偏向性等問題進(jìn)行研究。

近年來, 越來越多的學(xué)者[1—4]開展線粒體基因組全序列的研究。鄭潤玲等[1]對三角帆蚌、蔣文枰等[2]對褶紋冠蚌、陳玲等[4]對具有雙單親遺傳現(xiàn)象的背瘤麗蚌F型線粒體基因組全序列進(jìn)行分析, 對雙殼貝類mtDNA基因重排現(xiàn)象進(jìn)行了初步分析, 我們前期已對池蝶蚌的同工酶[5]、基因組DNA的遺傳多樣性[6]等方面展開了研究, 僅對池蝶蚌線粒體1[7]、2基因[8]進(jìn)行了測定與分析, 為了進(jìn)一步了解池蝶蚌的分類及系統(tǒng)進(jìn)化、基因重排與重疊現(xiàn)象、堿基組成偏向性等問題, 本研究對池蝶蚌線粒體基因組全序列進(jìn)行克隆與分析, 同時與已報道的蚌(貝)類線粒體基因組進(jìn)行比較分析, 為進(jìn)一步認(rèn)識雙殼貝類線粒體基因組的進(jìn)化特征提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣本采集、性別鑒定及其總DNA的提取

池蝶蚌采自江西省國家級池蝶蚌良種場。選取性成熟且發(fā)育良好的池蝶蚌, 用針管沾取少量性腺組織在顯微鏡下進(jìn)行雌雄鑒定。取新鮮卵巢組織50—100 mg, 參照酚氯仿抽提方法[9]提取總DNA, 并保存于–80℃?zhèn)溆谩?/p>

1.2 線粒體全序列的PCR擴(kuò)增及測序

在NCBI中查找雙殼貝類線粒體全序列, 通過Clustal W軟件比對三角帆蚌([FJ529186])、褶紋冠蚌([FJ986302])及其他蚌科的核苷酸序列。在相對保守的區(qū)域, 運用Oligo 6.0軟件設(shè)計可以覆蓋線粒體基因全序列的17對引物(表1), 確保相鄰兩引物之間的重疊區(qū)域在100 bp以上。PCR反應(yīng)體系為50 μL, 含模板mtDNA為100 ng, 10×PCR 緩沖液5 μL, 引物各1 μL (濃度10 μLmol/L), dNTP Mix (10 mol/L) 1 μL, r聚合酶2U, 滅菌水補(bǔ)足至50 μL。反應(yīng)條件為95℃預(yù)變性5min, 94℃變性30s, 50—60℃退火30s, 72℃延伸1min, 35個循環(huán), 最后72℃延伸10min。PCR產(chǎn)物經(jīng)0.8%的瓊脂糖凝膠電泳檢測, 確認(rèn)獲得條帶大小在800—1600 bp之間的目的片段, 采用膠回收試劑盒純化目的片段, 轉(zhuǎn)入大腸桿菌() DH5α感受態(tài)細(xì)胞, 篩選克隆送上海生工生物技術(shù)服務(wù)有限公司測序。

表1 池蝶蚌線粒體基因全序列擴(kuò)增所用的引物

1.3 全序列的拼接、分析及提交

測序結(jié)果通過BLAST檢索[10], 確定序列與Genbank中所收錄的雙殼貝類相應(yīng)區(qū)段有較高同源性后, 用Clustal X軟件[11]對所得序列進(jìn)行編輯和排序比對, 并用SEAVIEW人工手動排檢, 最后使用DNASTAR對所得的所有序列進(jìn)行拼接, 得到基因組全序列。線粒體基因的結(jié)構(gòu)圖使用DNAMAN繪制。Editseq7.1統(tǒng)計序列總長、堿基組成和AT含量及氨基酸密碼子的偏好性, tRNAscan-SE 1.21預(yù)測tRNA二級結(jié)構(gòu), 加上人工輔助校正[12, 13], RNA structure 5.1預(yù)測莖環(huán)結(jié)構(gòu)[14], 全基因組序列經(jīng)Sequin 7.9注釋后提交GenBank (Accession No. HQ641406)。

1.4 系統(tǒng)進(jìn)化樹的構(gòu)建

從GenBank下載了14種雙殼貝類的mtDNA基因組全序列, 利用MEGA5.1軟件, 以軟體動物門多板綱(Polyplacophora)的半隱石鱉(NC_001636)作為外群, 基于mtDNA利用MP法構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹, 分析雙殼貝類的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系。

2 結(jié)果

2.1 池蝶蚌mtDNA的結(jié)構(gòu)特征

池蝶蚌mtDNA序列全長15939 bp, 包括13個蛋白質(zhì)基因、22個tRNA、2個rRNA基因和28個長度為1—393 bp不等的非編碼區(qū), 除3-5、4、6、完整的8、1-3及tRNA-D、tRNA-H在H鏈編碼外, 其他基因均在L鏈上編碼(圖1)。13個蛋白質(zhì)基因只有4與4間存在8 bp重疊, 在2與tRNAMet之間、tRNALys與tRNAThr之間存在1 bp的重疊, tRNATyr與16S rRNA之間、16S rRNA與tRNALeu(UAG)之間、tRNAPro與之間, 存在的堿基重疊序列分別為2、11、9 bp。

圖 1 池蝶蚌線粒體基因組全序列組成圖譜

3-5,4,1-3,8,6, tRNAAsp和tRNAHis在H鏈上編碼, 單個字母表示tRNA基因

蛋白編碼基因共編碼3690個氨基酸, 堿性氨基酸(K、R)146個, 酸性氨基酸(D、E)153個, 非極性氨基酸(A、I、L、F、W、V)1816個, 極性氨基酸(N、C、Q、S、T、Y)879個, 非極性氨基酸占主導(dǎo)地位, 蛋白質(zhì)主要為疏水蛋白質(zhì)。此外, 13種蛋白質(zhì)的氨基酸利用率最高的氨基酸及使用率最低的氨基酸分別為L、V、S、G和K、N、R, 疏水性氨基酸明顯高于親水性氨基酸(表2)。

在蛋白編碼基因中,1、4、6和Cyt以I(AUU、AUC)作為起始密碼子,5以V(GUG)作為起始密碼子,6、8、2、3、2、3、4以M (AUA、AUG)作為起始密碼子,1以L (UUG)為起始密碼子。未見以M (AUA)作為起始密碼子, 蛋白編碼基因都具有完整的終止密碼子(TAA或TAG), 沒有出現(xiàn)以單個T終止的基因(表3)。

池蝶蚌線粒體含有28個非編碼區(qū), 總長為1329 bp, 占全序列的8.34%, 片段長度從1—393 bp不等。各堿基中T含量為24.5%、C含量29.7%、A含量為38.0%、G含量為7.8%, A+T為62.5%(表4)。其中大于100 bp的非編碼區(qū)有5個, 最大的為393 bp, 位于tRNAGlu與tRNATrp之間, 其次為199 bp, 位于tRNAGln與5之間, 第三為151 bp, 位于tRNAGln與tRNAHis。

池蝶蚌線粒體基因組表現(xiàn)出A+T偏好性。線粒體全基因組A+T (60.36%)>C+G (39.64%), 蛋白編碼基因A+T的含量為59.84%, 2個rRNA基因堿基總長為2130 bp, A+T為60.23%; 22個tRNA基因堿基總長為1405 bp, A+T的含量為61.7%(表5)。13個蛋白質(zhì)基因堿基組成T的含量最高, 除5外, C堿基的含量最低。均表現(xiàn)出A+T百分比組成高于G+C含量, 在G、C含量中又表現(xiàn)出G含量高于C含量的現(xiàn)象(表4)。

表2 蛋白編碼基因的氨基酸使用情況

表3 池蝶蚌蛋白編碼基因的密碼子偏好性

表4 池蝶蚌蛋白編碼基因堿基組成

2.2 RNA基因的結(jié)構(gòu)特征

池蝶蚌線粒體rRNA為兩個亞基: 12S rRNA 和16S rRNA, 位于tRNAArg和tRNALys之間, 長度為835 bp, 亞基中間沒有間隔區(qū)。16S rRNA位于tRNATyr和tRNALeu之間, 長度為1295 bp。12S rRNA的3′端存在一個12 bp的莖結(jié)構(gòu)和一個4 bp的環(huán)結(jié)構(gòu), 莖和環(huán)的堿基組成表現(xiàn)出偏好性, 環(huán)上富含A而莖上富含G, C-T轉(zhuǎn)換也是一種常見的形式。16S rRNA的3′端含有一個多聚腺苷酸位點。

池蝶蚌mtDNA具有22個tRNA基因, 長度在61—70 bp之間, 有2個tRNASer和2個tRNALeu, 兩個tRNALeu的反密碼子為TAA和TAG, 兩個tRNASer的反密碼子為TCG和TGA。除tRNAHis和tRNAAsp在H鏈外, 其余20個tRNA均分布于L鏈。22個tRNA基因的總長度為1405 bp。

氨基酸接受臂上, tRNAPhe和tRNAGlu為6 nt和一對不配對的U-C, tRNAAsn和tRNAGlu為6 nt和一對不配對的A-A, tRNAGly和tRNASer出現(xiàn)1 nt堿基的缺失, tRNALys出現(xiàn)一個堿基的插入, 其余15個tRNA為嚴(yán)格配對的7 nt。在反密碼環(huán)上, 除tRNASer(UGA)外, 其余均為7個堿基。反密碼莖上, tRNATrp為4 nt和一對不配對的U-U, 其余均為4 nt或5 nt。TΨC莖和TΨC環(huán)上, 堿基組成變化比較大。TΨC莖上, 22個tRNA有從1 nt到5 nt, 而tRNAGly和tRNAPro則缺失了TΨC環(huán), 其中tRNASer(UGA)的TΨC莖和TΨC環(huán)長度皆最大, 它含有5 nt的TΨC莖, 7 bp的TΨC環(huán)。在D莖上, 最短的為tRNASer(UGU)為1 nt, 最長的有4 nt。D環(huán)上, 最長為tRNASer(UGU), 最短為tRNASer(UGA)。

2.3 池蝶蚌mtDNA系統(tǒng)進(jìn)化分析

用BLAST基因分析軟件比較池蝶蚌mtDNA與GenBank上珠蚌科物種, 發(fā)現(xiàn)與三角帆蚌同源性最高為91%, 與褶紋冠蚌為77%, 與射線佩飾真珠蚌為78%—83%, 與其他物種相似度較低。

為進(jìn)一步研究池蝶蚌的遺傳背景和分類地位, 將池蝶蚌線粒體基因組全序列與其他14種雙殼貝類線粒體基因組全序列進(jìn)行多重序列比對后, 以軟體動物門多板綱(Polyplacophora)的半隱石鱉()作為外群, 利用MEGA5.1軟件, 使用MP法構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹, 分析雙殼貝類系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系。從圖2可以看出, 系統(tǒng)進(jìn)化樹由兩大支構(gòu)成, 一支由珠蚌科的8個種組成, 另一支由牡蠣目、貽貝目、簾蛤目及扇貝科的7個種組成, 這兩支再匯合成一大支。其中在珠蚌科一支中, 池蝶蚌與三角帆蚌聚為一小支, 說明其與三角帆蚌親緣關(guān)系最近。與林巧惠等[7]用2及王軍花[8]等用1基因建樹得出的結(jié)果一致。

表5 八種淡水蚌類線粒體全基因組堿基組成

、、、、、、數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[7]的數(shù)據(jù)

圖 2 基于線粒體基因組全序列構(gòu)建的MP樹

3 討論

3.1 池蝶蚌線粒體基因組結(jié)構(gòu)特征分析

池蝶蚌線粒體基因組全序列除28個1—393 bp不等的非編碼區(qū)外, 絕大部分序列為編碼區(qū)(約占全長的92%), 37個基因除35、、13、6、8、tRNA-Asp、tRNA-His在H鏈編碼外, 其他基因在L鏈上編碼, 并按順時針方向轉(zhuǎn)錄, 這與宋文濤等[15]報道的所有淡水雙殼貝類在兩條鏈上都有編碼是一致的, 而與海水雙殼貝類mtDNA的編碼基因只在一條鏈上編碼不同。

mtDNA的長度差異主要表現(xiàn)為非編碼區(qū)。池蝶蚌mtDNA全長分別比三角帆蚌、射線佩飾真珠蚌短15、121 bp, 比褶紋冠蚌長227 bp, 而非編碼區(qū)總長則分別比三角帆蚌短14 bp, 比射線佩飾真珠蚌、褶紋冠蚌分別長74、296 bp。其原因可能是由于非編碼區(qū)所受的進(jìn)化壓力較小, 自然選擇的約束力較弱, 與編碼區(qū)相比具有更高水平的長度和位點多態(tài)性[2]。

淡水貝類線粒體非編碼區(qū)含有兩種類型的序列[15], 一類含有ORF區(qū), 另一類為控制區(qū)。池蝶蚌最大非編碼區(qū)位于tRNA-E與tRNA-W之間, 存在一個與斑馬魚跨膜4號結(jié)構(gòu)域A亞基存在33%相似的ORF區(qū)域[16]。Wolstenholme,.[17]推測后生動物線粒體的控制區(qū)含有反向重復(fù)序列, 并且這種重復(fù)序列可能為雙向啟動子。分析所有大于100 bp區(qū)域, 均存在大于5 bp的重復(fù)單元, 如tRNA-Gln與5之間存在20個大于5 bp的重復(fù)單元, 均未發(fā)現(xiàn)反向重復(fù)序列。與射線佩飾真珠蚌[12]相同, 池蝶蚌mtDNA未發(fā)現(xiàn)控制區(qū), 研究表明, 除海灣扇貝、紫貽貝和香港巨牡蠣有完整的控制區(qū)外, 其余雙殼類物種的控制區(qū)都沒有準(zhǔn)確的定位。這些物種線粒體控制區(qū)難以確定, 是因為線粒體的非編碼區(qū)以A和T兩種堿基為主、長度變化大, 并缺少像脊椎動物的保守區(qū)域[18]。

編碼區(qū)一個引人注目的基因是8基因, 它是ATP合酶的一個亞基, 可通過該酶合成ATP, 從而為細(xì)胞質(zhì)的主動運輸提供能量。三角帆蚌、褶紋冠蚌、射線佩飾真珠蚌等[1, 2, 16]大部分淡水貝類中具有完整的8基因, 而海水雙殼貝類[2]除分葉管角貝、北極潛泥蛤和菲律賓蛤仔外均缺失8基因, 一些現(xiàn)象表明水體中各種鹽離子的濃度與雙殼貝類基因缺失有一定關(guān)聯(lián)。淡水中的各種鹽離子的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于海水, 淡水雙殼貝類需要更多的ATP來供能, 通過主動運輸保持細(xì)胞質(zhì)的滲透壓平衡, 而海洋貝類大多生活在海洋淺水巖石或沙質(zhì)水體底部, 水溫較低, 能量代謝水平較低, 從而導(dǎo)致8基因編碼功能的退化及基因片段的缺失[15]。池蝶蚌具有完整的8基因, 與其生活的水溫較高, 需要的能量代謝水平較高, 因而需要更多的ATP來維持滲透壓平衡。

池蝶蚌線粒體的12S rRNA和16S rRNA均為單拷貝且基因內(nèi)部無間隔區(qū), 這符合后生動物的典型性特征[20]。2個rRNA基因與三角帆蚌相似率最高, 達(dá)94%—95%, 提示池蝶蚌與三角帆蚌之間的親緣關(guān)系最近。12S rRNA的3′端存在12 bp的莖和4 bp的環(huán)的二級結(jié)構(gòu), 且環(huán)上的核苷酸堿基替代率高于莖上的替代率, C-T轉(zhuǎn)換也是一種常見的形式。莖和環(huán)的堿基組成也表現(xiàn)出偏好性, 環(huán)上富含A而莖上富含G。原因是環(huán)上的rRNA是與蛋白質(zhì)結(jié)合的部分, 與蛋白質(zhì)發(fā)生疏水相互作用, 而A是四種堿基中極性最小的, 因此多位于與蛋白質(zhì)結(jié)合的部位。G=C堿基對間的氫鍵強(qiáng)于A=U、G=U, 位于莖上有利于維持rRNA的二級結(jié)構(gòu)[20, 21]。

池蝶蚌線粒體的22個tRNA均能形成三葉草形二級結(jié)構(gòu), 3′端不含CCA, 而由轉(zhuǎn)錄加工到tRNA的3′端, 符合動物線粒體DNA的特征[15]。其中, tRNA-Gly和tRNA-Ser的氨基酸接受臂出現(xiàn)1 nt堿基的缺失, 這個現(xiàn)象也出現(xiàn)在褶紋冠蚌tRNA-Tyr[2]。池蝶蚌tRNA-Gly和tRNA-Phe均缺失TΨC環(huán), 射線佩飾真珠蚌的tRNA-Cys[19]也出現(xiàn)了這種缺失, 而腹足動物線粒體tRNA的TΨC環(huán)長度變異較大[21](主要是環(huán)的缺失或減少)。莖上堿基的錯配出現(xiàn)在幾個分類群, 如池蝶蚌tRNA-Tyr的A-A及紫貽貝.[18]和腹足動物[21]T-G。這些變化是由于tRNA不同區(qū)域保守性不同所致, 其中, 最保守的為反密碼子環(huán), 最不保守的區(qū)域為二氫尿嘧啶環(huán)、TΨC環(huán)和TΨC莖。

3.2 線粒體基因排列與基因重疊現(xiàn)象

去除tRNA和8后, 池蝶蚌與其他淡水貝類蛋白質(zhì)編碼基因的排列順序基本一致, 只在2和3位置發(fā)生變化。與陳玲等[4]報道的7種淡水蚌mtDNA2-12S rRNA基因排列順序進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn), 池蝶蚌與背瘤麗蚌和三角帆蚌基因排列方式一致, 與褶紋冠蚌等其他蚌的基因排列存在差異, 在3、tRNAHis、tRNAAla、tRNASer1、tRNAser2、tRNAGlu、2、tRNAMet8個基因間發(fā)生了重排。這表明, 一方面淡水雙殼貝類生活環(huán)境對線粒體基因組的進(jìn)化影響較小, 另一方面也存在明顯的基因復(fù)制和缺失機(jī)制。

淡水蚌類線粒體基因間都存在不同程度的基因重疊現(xiàn)象。Boyce,.[22]認(rèn)為基因間的堿基重疊促進(jìn)線粒體基因組小型化, 而小型線粒體基因組復(fù)制所需時間短, 具有一定的自然選擇優(yōu)勢。池蝶蚌蛋白編碼基因的4與4間存在8 bp重疊, 與褶紋冠蚌[2]、貽貝[18]等淡水雙殼貝類4和4之間存在核苷酸重疊現(xiàn)象相似, 與海水雙殼貝類4和4之間不存在核苷酸重疊現(xiàn)象不同?；蛑丿B的原因可能是由于不完整終止密碼子的出現(xiàn), 表現(xiàn)為一個單獨的T-或者TA-, 在翻譯加工后, 通過多聚腺苷酸化成為完整的終止密碼子[2]。

3.3 密碼子與氨基酸使用偏好性

線粒體全基因組中A+T含量(64.27%) >褶紋冠蚌(63.76%)>(62.62%)>射線佩飾真珠蚌(62.35%)>池蝶蚌(60.36%)>背瘤麗蚌(60.28%)>三角帆蚌(60.24%)(表 5), A+T含量與無脊椎動物線粒體A或T的密碼子偏好性一致[20]。原因可能是線粒體是細(xì)胞進(jìn)行氧化磷酸化和形成ATP的主要場所, 因此線粒體中需含有大量的ATP, 從堿基角度講就偏好于A、T。

池蝶蚌蛋白編碼基因出現(xiàn)氨基酸使用的偏好性, 最常使用的都為非極性氨基酸Leu、Val和Phe, 與三角帆蚌[1]及射線佩飾真珠蚌[19]一致; 最不常用氨基酸為極性氨基酸Gln, 與三角帆蚌[1]、褶紋冠蚌[2]一致。密碼子的第三位堿基為A、C的比例明顯高于G、T, 第二位堿基為嘧啶的比例明顯高于嘌呤, NYN類型的密碼子多編碼疏水性氨基酸。線粒體編碼的這些蛋白質(zhì)都是與其內(nèi)膜相結(jié)合, 直接參與呼吸鏈電子傳遞、能量合成的功能組分, 疏水氨基酸的偏好性與其功能是相適應(yīng)的。

[1] Zheng R L. Mitochondrial genome analysis ofand[D].Thesis for Master of Science. Shanghai Ocean University, Shanghai. 2009 [鄭潤玲. 縊蟶和三角帆蚌線粒體基因組分析. 碩士學(xué)位論文, 上海海洋大學(xué), 上海. 2009]

[2] Jiang W P, Li J L, Zheng R L,. Analysis of complete mitochondrial genome of[J].,2010, 32(2): 153—162 [蔣文枰, 李家樂, 鄭潤玲, 等. 褶紋冠蚌線粒體基因組全序列分析. 遺傳學(xué)報, 2010, 32(2): 153—162]

[3] He C B, Wang J, Gao X G,. The complete mitochondrial genome of the hard clam[J]., 2011, 38(5): 3401—3409

[4] Chen L, Wang G L, Li J L. Analysis on complete F type of mitochondrial genome in[J]., 2012, 32(8): 2420—2429 [陳玲, 汪桂玲, 李家樂. 背瘤麗蚌F型線粒體基因組全序列分析. 生態(tài)學(xué)報, 2012, 32(8): 2420—2429]

[5] Luo J, Sheng J Q, Qiu Q J,. Analysis of EST and MDH Enzymes for the selected breedingof[J]., 2008, 1(2): 48—52 [羅潔, 盛軍慶, 邱齊駿, 等. 人工選育池蝶蚌的EST和MDH同工酶分析. 水生態(tài)學(xué)雜志, 2008, 1(2): 48—52]

[6] Guo H J, Luo J, Hong Y J,. Growth and genetic analysis on the selected breeding[J]., 2008, 32(2): 220—224 [郭紅軍, 羅潔, 洪一江, 等. 人工選育池蝶蚌的生長及不同世代遺傳分析. 水生生物學(xué)報, 2008, 32(2): 220—224]

[7] Wang J H, Zeng L G, Lin Q H,. Sequence analysis of mitochondrial CO I of[J]., 2010, 3(5): 21—26 [王軍花, 曾柳根, 林巧惠, 等. 池蝶蚌mtDNACOI基因序列分析. 水生態(tài)學(xué)雜志, 2010, 3(5): 21—26]

[8] Lin Q H, Zeng L G, Liu F L,. Sequence analysis of mitochondrial cytochrome coxidase subunit II gene from[J].(Nature Science), 2010, 34(2): 185—188 [林巧惠, 曾柳根, 劉芳蘭, 等. 池蝶蚌()線粒體DNA基因的序列分析. 南昌大學(xué)學(xué)報, 2010, 34(2): 185—188]

[9] Sambrook J, Fritsch E F, Maniatis T. Molecular Cloning: a Laboratory Manual [R]. New York: Cold Spring Harbor Laboratory. 1989, 463—468

[10] Altschul S F, Madden T L, Schaffer A A,. Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs [J]., 1997, 25(17): 3389—3402

[11] Thompson J D, Gibson T J, Plewinak F,. The Clustal X windows interface: flexible strategies for multiple sequence alignment aided by quality analysis tools [J]., 1997, 25(24): 4876—4882

[12] Lowe T M, Eddy S R. tRNAscanSE: A program for improved detection of Transfer RNA genes in genomic sequence [J]., 1997, 25(5): 955—964

[13] Chen L, Zhang H H, Ma J Z. The mitochondrial genome of the Mongolian wolfand a phylogenetic analysis of[J]., 2010, 30(6): 1463—1471

[14] Mathews D H. RNA Secondary Structure Analysis Using RNA structure [M]. Current Protocols in Bioinformatics. 2006, 121

[15] Song W T, Gao X G, Li Y F,. Comparison of mitochondrial genomes of bivalves [J]., 2009, 31(11): 1127—1134 [宋文濤, 高祥剛, 李云峰, 等. 雙殼貝類線粒體基因組結(jié)構(gòu)的比較. 遺傳, 2009, 31(11): 1127—1134]

[16] Stewart D T, Piontkivska H, Breton S,. Comparative mitochondrial genomics of freshwater mussels (Bivalvia: Unionoida) with doubly uniparental inheritance of mtDNA: gender-specific open reading frames and putative origins of replication [J]., 2009, 183(4): 1575—1589

[17] Wolstenholme D R. Animal mitochondria DNA: structure and evolution [J].,1992, 141: 173—216

[18] Hoffmann R J, Boore J L, Brown W M. A novel mitochondrial genome organization for the blue mussel,[J]., 1992, 131(2): 397—412

[19] Serb J M, Lydeard C. Complete mtDNA sequence of the North Amercian freshwater mussel,(Unionidae): an examination of the evolution and phylogenetic utility of mitochondrial genome organization in Bivalvia (Mollusca) [J]., 2003, 20(11): 1854—1866

[20] Wolstenholme D R, Jeon K W. Mitochondrial Genomes [M]. San Diego: Academic Press. 1992, 22

[21] Yamazaki N R, Ueshima J A, Terrett,. Evolution of pulmonate gastropod mitochondrial genomes: comparisons of gene organizations of Euhadra, Cepea and Albinaria and implications of unusual tRNA secondary structures [J]., 1997, 145(3): 749—758

[22] Boyce T M, Zwick M E, Aquadro C F. Mitochondrial DNA in the bark weevils: size, structure and heteroplasmy [J]., 1989, 123(4): 825—836

Complete sequence analysis of mitochondrial genome in

Sheng Jun-qing, Lin Qiao-hui, Wang Jun-hua, Peng Kou and Hong Yi-jiang

(School of Life Sciences and Food Engineering, Nanchang University, Nanchang 330031, China)

The complete mitochondrial genome ofwas obtained by using polymerase chain reaction (PCR), shot-gun sequencing. The genome contains 15939 base pairs and 13 protein-coding genes, 22 transfer RNA genes, 2 ribosomal RNA genes, and 28 non-coding regions ranged from 1bp to 393bp in size. Most genes were encoded on the L strand, while3-5,,6,8,1-3, tRNA-D, and tRNA-H were encoded on the H strand. The structure and organization of mitochondrial genomes ofand other 7 freshwater mussels were analyzed by using comparative genomics and bioinformatics methods. Results showed that: (i) Strong bias was toward A+T for the genome of. (ii) The striking mitochondrial genome difference in the size performed on the non-coding regions in all the freshwater mussels. (iii) The gene arrangement ofwas identical to that ofand, but was different from that of,,,andbetween COX2 and 12S rRNA. The difference was caused by rearrangement of 8 genes, including3, tRNAHis, tRNAAla, tRNASer1, tRNASer2, tRNAGlu, ND2 and tRNAMet. (iv) Protein-coding genes contained 4 initiation codons which were I (AUU, AUC), V (GUG), M (AUG), and L (UUG) and 13 genes have complete stop codons (UAA or UAG). (v) 22 tRNAs had typical cloverleaf structure. There were an ORF region between tRNA-E and tRNA-W but no control region. The MP-tree based on mtDNA genomes showed the evolutionary position ofrelative to that of 14 other bivalvia species. The result showed thatandhad the closest relationship than others. The results of this study provide the basis for gene rearrangement and evolutionary characterization of mitochondrial genome in bivalves.

; Mitochondrial genome; Sequence analysis; Gene rearrangement

2013-04-16;

2013-12-27

國家公益性行業(yè)科研專項(200903028); 國家自然科學(xué)基金(31160534); 江西省科技落地計劃(12001); 江西省自然科學(xué)基金(20122BAB204016)資助

盛軍慶(1978—), 女, 江西新余人; 博士; 主要研究方向為水產(chǎn)動物遺傳育種學(xué)及免疫學(xué)。E-mail: shengqingjun@163.com

洪一江(1963—), 男, 福建南安人; 教授, 博士生導(dǎo)師; 主要研究方向為水產(chǎn)動物遺傳育種學(xué)。E-mail: yjhong2008@163.com

Q781

A

1000-3207(2014)02-0320-08

10.7541/2014.46