高體(Seriola dumerili)線粒體全基因組測定及結(jié)構(gòu)特征分析*

2022-01-19 05:49:08王開杰徐永江崔愛君柳學(xué)周

海洋與湖沼 2022年1期

王開杰徐永江崔愛君柳學(xué)周姜燕王濱

王開杰1, 2, 3徐永江1, 2①崔愛君1, 2柳學(xué)周1, 2姜燕1, 2王濱1, 2

(1. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所山東青島 266071; 2. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點國家實驗室海洋漁業(yè)科學(xué)與食物產(chǎn)出過程功能實驗室山東青島 266237; 3. 浙江海洋大學(xué)國家海洋設(shè)施養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心浙江舟山 316022)

線粒體DNA (Mitochondria DNA)具有結(jié)構(gòu)簡單、高拷貝數(shù), 分子量小、偏母性遺傳且進化速度快等優(yōu)點(Curole, 1999)。魚類線粒體DNA大小一般為15～20 kb, 多為雙鏈閉合的環(huán)狀結(jié)構(gòu), 排列緊密, 不同物種間線粒體基因組存在很大差異, 序列中存在串聯(lián)重復(fù)序列以及少數(shù)的散在重復(fù)序列(周傳江等, 2019), 與其他高等動物相似, 魚類線粒體基因組也是由13個蛋白質(zhì)編碼基因, 2個rRNA, 22個tRNA, 以及非編碼區(qū)重鏈復(fù)制起始相關(guān)的控制區(qū)(D-loop)和輕鏈復(fù)制起始區(qū)(OL)組成(Satoh, 2016)。隨著DNA測序技術(shù)的逐漸成熟, 魚類線粒體基因組已被作為分子標記廣泛應(yīng)用于魚類種質(zhì)資源保護, 群體多態(tài)性以及系統(tǒng)進化發(fā)育等領(lǐng)域(陳四海等, 2011)。黃小林等(2018)探討了線粒體基因組在6種籃子魚()系統(tǒng)發(fā)育中的適用性; 程佩琳等(2021)通過線粒體全基因組對6種鱘形目魚類(Acipenseriformes)進行了種群劃分; Bernal-Ramírez等(2003)利用線粒體基因組控制區(qū)分析了新西蘭金赤鯛()群體遺傳結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

1 材料與方法

1.1 實驗材料及DNA提取

1.2 基因組測序

委托青島歐易生物科技有限公司進行測序, 流程如下: 將提取的DNA樣品參照TruSeqTMNano DNA Sample Prep Kit試劑盒方法構(gòu)建文庫, 采用Covaris M220超聲波破碎儀分割成長度為300～500 bp左右的片段并在兩端加接頭, 進行橋式PCR擴增, 采用Illumina NovaSeq 6000測序技術(shù)對樣品DNA進行paired-end測序。

1.3 序列組裝與分析

2 結(jié)果與分析

2.1 線粒體基因組結(jié)構(gòu)特征

2.2 高體線粒體基因組rRNA、tRNA及D-loop區(qū)結(jié)構(gòu)分析

表1 鲹科魚類線粒體基因組數(shù)據(jù)來源

圖1 高體線粒體基因組圖譜

表2 高體線粒體基因組結(jié)構(gòu)特征

22個tRNA的序列總長度為1 552 bp, 長度范圍為66～75 bp, 長度最短的為tRNA, 最長的為tRNA和tRNA。其中tRNA和tRNA基因各有兩個, 除tRNA、tRNA、tRNA、tRNA、tRNA、tRNA、tRNA、tRNA位于L鏈外, 其余14個tRNA皆位于 H 鏈上。22個tRNA結(jié)構(gòu)均可通過tRNAscan-SE在線預(yù)測, 除tRNA-GCT基因缺失二氫尿嘧啶臂(DHU臂)外, 其余21個tRNA均含有典型的三葉草二級結(jié)構(gòu)(圖2)。

在氨基酸臂中由于C-T轉(zhuǎn)換造成的tRNA、tRNA和tRNA中A-C不配對, 還導(dǎo)致tRNA、tRNA、tRNA和tRNA基因中G-T發(fā)生錯配。且在氨基酸臂中tRNA-GCT存在1對A-A不配對,tRNA、tRNA、tRNA存在1對C-C不配對,tRNA存在2對T-T不配對。在反密碼子莖中也存在由于C-T轉(zhuǎn)換造成的tRNA中A-C不配對。在TΨC莖上, 同樣也存在C-T轉(zhuǎn)換現(xiàn)象, 除此之外,tRNA有1對U-U不配對。DHU環(huán)也存在G-T錯配現(xiàn)象,tRNA有1對A-A不配對, 且tRNA-GCT基因該環(huán)缺失。