我國蜥蜴科動物線粒體基因組全序列的研究現狀

馬微微 劉 歡 趙文閣 劉 鵬

(哈爾濱師范大學生命科學與技術學院，哈爾濱，150025)

我國蜥蜴科動物線粒體基因組全序列的研究現狀

馬微微 劉 歡 趙文閣 劉 鵬*

(哈爾濱師范大學生命科學與技術學院，哈爾濱，150025)

線粒體基因組全序列的研究是近年來分子生物學研究的重要課題之一。本文對目前GenBank上公布的中國9種蜥蜴科動物線粒體基因組全序列的長度及組成進行分析，建立系統發育樹，探討蜥蜴科物種的起源、演化和親緣關系。

線粒體基因組；

線粒體是真核生物必不可少的細胞器，它不僅攜帶自身的遺傳物質，同時擁有獨特的遺傳密碼[1]。線粒體DNA是動物體內唯一發現的核外遺傳物質，是研究動物遺傳進化十分有效的標記物質[2-4]，具有分子結構簡單、嚴格的母系遺傳、進化速度快、無重組等優點，被廣泛用于動物的起源、演化和分類，以及群體遺傳結構和親緣關系的研究[5-6]。

線粒體基因組較小且容易純化，因此，對于線粒體基因組的研究是近年來分子生物學研究的重要課題之一[7]。在常用的分子標記中，線粒體基因組中的Cytb、COX1等進化速率快，多應用于物種親緣關系的研究；12S rRNA和16S rRNA較保守，進化速度相對較慢，可用于解決較高級階元的分類地位[8]。隨著DNA測序技術不斷地完善和更新，越來越多物種的線粒體基因組全序列被報道[9]，對其基因組成、排列方式、堿基含量及長度等信息進行分析和比較，并建立系統進化樹，成為現階段研究動物分子系統發生最有力的證據[10]。

目前，除了用傳統的形態學[11]和地理聚類[12]的方法來研究我國蜥蜴科動物的分類和發育關系外，用12S rRNA和16S rRNA等線粒體基因作為分子標記也被用廣泛來探討蜥蜴科屬和亞屬之間的系統發生關系和物種的進化問題[13-15]，而線粒體基因組全序列是唯一可以提供基因組水平上進行系統研究的分子標記[16]。因此，通過對GenBank上我國蜥蜴科線粒體基因組全序列進行比較和分析，弄清我國目前已經報道線粒體基因組全序列的蜥蜴科物種的種類，并對其線粒體基因組全序列進行比較和分析具有重要意義，在此基礎上建立系統發育樹，為全面探索蜥蜴科動物系統進化關系提供證據，為今后同類研究提供參考依據。

1 我國蜥蜴科已報道線粒體基因組全序列的種類

我國蜥蜴科動物共有4屬21種[17]，截止到2015年11月28日，通過NCBI 檢索到GenBank已經公布的我國蜥蜴科線粒體DNA基因組全序列的物種有3屬9種(公布時間為2009年1月7日～2015年7月22日)，包括麻蜥屬5種、蜥蜴屬2種、草蜥屬2種，分別為麗斑麻蜥(Eremiasargus)、山地麻蜥(Eremiasbrenchleyi)、密點麻蜥(Eremiasmultiocellata)、荒漠麻蜥(Eremiasprzewalskii)、蟲紋麻蜥(Eremiasvermiculata)、胎生蜥蜴(Lacertavivipara)、捷蜥蜴(Lacertaagilis)、南草蜥(Takydromussexlineatus)、白條草蜥(Takydromuswolteri)，其中，密點麻蜥和蟲紋麻蜥公布了2個地點不同種群的線粒體基因組全序列，但序列長度和堿基組成有明顯差異(表1)。另外，快步麻蜥(Eremiasvelox)和崇安地蜥(Platyplacopussylvaticus)僅公布了線粒體DNA基因組部分序列。

表1 GenBank已經公布的我國蜥蜴科動物線粒體基因組全序列(截止2015年11月28日)

Tab.1 Mitochondrial genome complete sequence of Lacertidae family in China on GenBank(By the end of Novermber 28，2015)

2 我國蜥蜴科動物線粒體基因組全序列的長度及組成

這9種蜥蜴的線粒體基因組全序列長度為17 046 ～19 914 bp，平均長度為18 672 bp。4種堿基中，G的含量最低，平均為13.37%，T和C的含量較為接近，分別占29.12%和26.5%，A含量最高，平均為31.02%，且A+T的含量大于G+C(表1)。

蜥蜴科動物的線粒體基因組一般由13個蛋白基因(包括NADH氧化還原酶7個亞基基因——ND1、ND2、ND3、ND4、ND4L、ND5和ND6，ATP酶2個亞基基因——ATP6和ATP8)，細胞色素C氧化酶3個亞基基因——COX1、COX2、COX3，細胞色素b基因——Cytb[18-21]，22個tRNA(包括tRNAPhe、tRNAVal、tRNALeu(UUR)、tRNAIle、tRNAGln、tRNAMet、tRNATrp、tRNAAla、tRNAAsn、tRNACys、tRNATyr、tRNASer(UCN)、tRNAAsp、tRNALys、tRNAGly、tRNAArg、tRNAHis、tRNASer(AGY)、tRNALeu(CUN)、tRNAGlu、tRNAThr、tRNAPro)，2個rRNA(包括12S rRNA和16S rRNA)，1個控制區(D-loop)組成，呈共價閉合環狀，與其他脊椎動物線粒體基因組的結構相似[22～23]。

3 我國蜥蜴科動物線粒體基因組全序列的比較

我國蜥蜴科9種蜥蜴線粒體基因組全序列的組成和長度在種間和種內均有明顯變化，其中13個蛋白基因的起始密碼子多為atg，終止密碼子多為taa；ND2長度為1 033 bp，ND4長度為1 381 bp，COX3序列長度為784 bp，ND3序列長度為346 bp，ND4L序列長度為297 bp，ATP8序列長度為162 bp，Cytb序列長度為1 143 bp，以上7種基因長度在種間沒有變化；ND1的序列長度為969 bp(南草蜥為966 bp)，COX1序列長度為1 545 bp(麗斑麻蜥為1 557 bp、胎生蜥蜴為1 548 bp)，COX2序列長度為688 bp(胎生蜥蜴為685 bp)，ATP6序列長度為681 bp(南草蜥和捷蜥蜴為680 bp)，ND5序列長度為1 824 bp(胎生蜥蜴、南草蜥、白條草蜥為1 827 bp)，以上5種基因長度在個別物種內有變化；ND6基因長度在種間變化較大，其中麗斑麻蜥、密點麻蜥、荒漠麻蜥、蟲紋麻蜥的序列長度為522 bp，山地麻蜥、捷蜥蜴、白條草蜥為516 bp，胎生蜥蜴為519 bp，南草蜥為513 bp(表2)。

對9種蜥蜴非結構基因的分析結果表明，22個tRNA的長度均較小，為60～75 bp，物種間變化較小，12S rRNA的長度為946～954 bp，物種間變化較小，16S rRNA的長度為1 518～1 563 bp，物種間變化均較大，D-loop的長度為1 665～4 526 bp，物種間變化均較大(表2)。

表2 蜥蜴科9種蜥蜴線粒體基因組結構特征

Tab.2 9 Species’ mitochondrial genome structure characteristics of the family Lacertidae

續表2

4 基于線粒體基因組全序列的我國9種蜥蜴科動物進化關系

使用MEGA6.0軟件中的最大似然法(Maximum-Likelihood，ML)和鄰接法(Neighbour-Joining，NJ)對9種蜥蜴(共11個全序列)進行建樹分析(圖1)，以長棘蜥(Acanthosauraarmata)為外群，以獲取系統發育樹的根。結果表明整個系統樹的置信度很高，2種不同方法構建的系統樹結果基本一致，其中，麻蜥屬(Eremias)的5個物種聚到一個分支，草蜥屬(Takydromus)與蜥蜴屬(Lacerta)聚到一個分支，說明后2個屬之間的親緣關系較近。

圖1 基于線粒體基因組全序列的我國蜥蜴科9種蜥蜴系統發育樹Fig.1 Phylogenetic tree of 9 species within the family Lacertidae in China based on the mitochondrial genome complete sequences上圖為ML樹，下圖為NJ樹；(1)密點麻蜥(NC025304)，(2)密點麻蜥(KJ664798)，(3)荒漠麻蜥(NC0259294)，(4)麗斑麻蜥(NC016755)，(5)山地麻蜥(NC011764)，(6)蟲紋麻蜥(NC025320)，(7)蟲紋麻蜥(KP981389)，(8)捷蜥蜴(KC990830)，(9)胎生蜥蜴(NC026867)，(10)南草蜥(NC022703)，(11)白條草蜥(NC018777)，(12)長棘蜥(NC014175)

5 結論

利用線粒體基因組進行系統發育研究可以更深入地比較物種間和種群間的遺傳多樣性差異，能夠更好地補充形態學和生態學方面的研究工作，但目前我國蜥蜴科動物線粒體基因組全序列的測序和報道工作還不夠全面，完成更多物種線粒體基因組全序列的測序工作將對蜥蜴科種間系統發育和物種起源的研究具有重要意義。

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Study on Mitochondrial Genome Complete Sequence of Lacertidae in China

Ma Weiwei Liu Huan Zhao Wenge Liu Peng*

(College of Life Science and Technology，Harbin Normal University，Harbin，150025，China)

Mitochondrial genome complete sequence is one of the important topics in molecular biology research in recent years.We analyzed the length and composition of mitochondrial genome complete sequence for 9 species of Lacertidae in China，and we developed a phylogenetic tree of the 9 species from GenBank data.Based on these results，we can explore the origin，evolution and the relationship of species of Lacertidae.

Mitochondria genome；

稿件運行過程

2015-12-06

修回日期：2015-12-22

發表日期：2016-02-10

Q959.6 Q78

A

2310-1490(2016)01-25-05

全序列；

蜥蜴科

Complete sequence；

Lacertidae

國家自然科學基金項目(31172079)

馬微微，女，27歲，碩士研究生；主要從事動物分子生態學研究。

*通訊作者：劉鵬，E-mail：liupeng111111@163.com