基于線粒體基因組全序列的陸龜科分子系統(tǒng)學(xué)研究.pdf

1、陸龜科(Testudinidae)是龜鱉目(Testudinata)中唯一以陸生、食草為主的類群,其物種繁多、壽命長、形態(tài)多樣。陸龜科現(xiàn)存約55個(gè)種,分為19屬,它們代表了約17％的現(xiàn)存世界龜類的多樣性。
　　本研究采用PCR、Long–PCR及測(cè)序技術(shù),獲得了陸龜科(Testudinidae)安哥洛卡屬的安哥洛卡陸龜(Astrochelysyniphora)和放射陸龜(A.radiata)、蘇卡達(dá)屬的蘇卡達(dá)陸龜( Centroc

2、helys sulcata)、星龜屬的印度星龜(Geochelone elegans)、南美陸龜屬的紅腿陸龜(Chelonoidis cardonaria)和黃腿陸龜(C.denticulata)及折背龜屬的貝氏折背龜(Kinixys belliana)等7個(gè)物種的線粒體全基因組序列,并對(duì)其進(jìn)行了生物信息學(xué)分析。7種陸龜線粒體基因組全長分別為16527bp(登錄號(hào)JX317746),16951bp(登錄號(hào) KJ489403),16692

3、bp(登錄號(hào) KJ489404),17025bp(登錄號(hào)KJ489405),16881bp(登錄號(hào)KJ489408),16758bp(登錄號(hào)KJ489409)和16504bp(登錄號(hào)KJ489406)。所有7種陸龜?shù)幕蚪M結(jié)構(gòu)、基因排列順序和堿基組成均與典型的脊椎動(dòng)物相同,具有一些顯著特點(diǎn)的是:(1)在本研究測(cè)定的7種陸龜中,tRNALys三葉草結(jié)構(gòu)的接受臂上都沒有突出的堿基C。而其他非陸龜類物種的tRNALys三葉草結(jié)構(gòu)的接受臂上有個(gè)

4、無法配對(duì)的額外堿基C,會(huì)形成一個(gè)突出的小環(huán)。此現(xiàn)象也在已報(bào)道的陸龜科其他物種的mtDNA中存在,表明缺失此堿基C可能是陸龜科物種mtDNA的一個(gè)共同特征。(2)蘇卡達(dá)陸龜?shù)木€粒體ND3基因的第175位有堿基A的插入,其余6種陸龜中則沒有發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象。在7種陸龜線粒體基因組的CR區(qū)3’端,共鑒定出8種基序類型的可變數(shù)目串聯(lián)重復(fù)序列(variable number of tandem repeats, VNTR)。其中安哥洛卡陸龜和放射陸龜

5、的控制區(qū)較短且有相同的基序。經(jīng)分析 TATTA基序可能是7種陸龜?shù)淖嫦刃蛄?其他基序是經(jīng)該基序轉(zhuǎn)變而來。
　　本研究從GenBank中下載了其他陸龜科14個(gè)物種的線粒體基因組全序列,它們分屬印支陸龜屬(Indotestudo)、歐陸屬(Testudo)、扁陸龜屬(Malacochersus)、凹甲陸龜屬(Manouria)、豹龜屬(Stigmochelys)、加拉帕格斯屬(Chelonoidis),加上本研究測(cè)序的5個(gè)屬物種,共涵

6、蓋了陸龜科的11個(gè)屬,以該21種陸龜為內(nèi)類群,以淡水龜科2物種(烏龜Chinemys reevesi和黃額閉殼龜Cuora flavomarginata)為外類群,基于線粒體全序列,(除控制區(qū)外,共有12,254bp)計(jì)算了23個(gè)物種的遺傳距離,重建了陸龜科主要分類群的系統(tǒng)發(fā)育樹。貝葉斯樹、MP樹和ML樹的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本一致。結(jié)果顯示:陸龜科內(nèi)部可以分為三個(gè)大支,最早分化出來的一支是凹甲陸龜屬;第二支由原歐陸龜屬、印支陸龜屬以及扁陸龜屬組

7、成涉及9種。其余為第三大支,涵蓋7屬9種。從遺傳距離和建樹結(jié)果分析,在第二大支上,赫爾曼陸龜和四爪陸龜聚為姐妹群,我們認(rèn)為赫爾曼陸龜和四爪陸龜還沒有達(dá)到屬的分化差異,因此,赫爾曼陸龜和四爪陸龜是否的劃分為兩個(gè)屬還需要進(jìn)一步的研究。在 ML樹和 BI樹中,印支陸龜屬和四爪陸龜、赫爾曼陸龜以及扁陸龜并系后再和歐陸屬聚為一支。在MP樹上,印支陸龜屬和四爪陸龜、赫爾曼陸龜以及歐陸屬并系后再和扁陸龜聚為一支,略有一些差異。
　　在第三大支,

8、蘇卡達(dá)陸龜和印度星龜聚為姐妹群后和紅腿陸龜聚為一支,再和黃腿陸龜、折背龜和加拉帕格斯聚在一起。然后與安哥洛卡屬和豹龜屬聚為一大支。研究表明,安哥洛卡陸龜和放射陸龜沒有達(dá)到屬的分化差異可歸為安哥洛卡屬。折背龜屬和南美龜屬、星龜屬、蘇卡達(dá)陸龜屬親緣關(guān)系較近,而不是豹龜屬。蘇卡達(dá)陸龜和紅腿陸龜應(yīng)該并入星龜屬。
　　本文還采用了 Beast軟件估算了陸龜科主要類群的分歧時(shí)間并使用朗格拉日模型重建了祖居地。根據(jù)2個(gè)化石標(biāo)定點(diǎn)的數(shù)據(jù)估算,陸龜

9、科與淡水龜科的分離發(fā)生在始新世早期(the Early Eocene),距今約56 Mya。根據(jù)祖居地構(gòu)建,陸龜可能起源于非洲,最初分為兩大世系。亞洲世系以凹甲陸龜屬為代表,其他都是非洲世系。凹甲陸龜屬分歧的時(shí)間在始新世的中后期(from Middle to Late Eocene,~44 Mya),即亞洲世系和非洲世系的分離時(shí)間。非洲世系再分歧發(fā)生在始新世的中后期(the Late Eocene,~38 Mya)。結(jié)合分歧時(shí)間和祖居地

10、結(jié)果,推測(cè)現(xiàn)在分布在泰國、越南一帶的凹甲陸龜其最初的擴(kuò)散可能是隨著印度板塊脫離非洲板塊后再撞上亞洲次大陸。其分歧時(shí)間和地質(zhì)事件相互吻合。源自非洲的星龜屬、歐陸屬和印支陸龜屬物種,現(xiàn)在主要分布在印度、緬甸和歐洲,它們最初可能是通過大陸橋擴(kuò)散到了亞歐(包括中國的新疆)。由于喜馬拉雅山脈的隆起,阻隔了亞歐物種向中國大陸內(nèi)部的進(jìn)一步擴(kuò)散。所以,雖然其分布地和凹甲陸龜有重疊,但是其分歧時(shí)間和祖居地是完全不同的?，F(xiàn)分布在南美的紅腿陸龜和黃腿陸龜也是