鬃狼和耳廓狐線粒體基因組及其系統(tǒng)發(fā)育研究.pdf

1、線粒體是動(dòng)物細(xì)胞中提供能量的重要細(xì)胞器，其基因組具有序列易擴(kuò)增，進(jìn)化速率較快，母系遺傳等特點(diǎn)，因此，動(dòng)物線粒體基因組序列及結(jié)構(gòu)的分析越來(lái)越多的應(yīng)用于種群遺傳結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化以及能量代謝適應(yīng)性進(jìn)化等內(nèi)容的研究，也為動(dòng)物系統(tǒng)分類和保護(hù)提供有力證據(jù)。犬科（Canidae）屬哺乳綱（Mammalia）、食肉目（Carnivora），是一類在世界范圍內(nèi)廣泛分布的中小型猛獸，世界現(xiàn)存共36種，目前廣泛認(rèn)可的是將其分為四個(gè)分支：狐類犬科動(dòng)物，狼類犬

2、科動(dòng)物，南美狐類犬科動(dòng)物，鬃狼和藪犬。鬃狼作為南美洲特有的犬科動(dòng)物，其進(jìn)化的研究對(duì)南美特有犬科動(dòng)物與其它犬科動(dòng)物家族進(jìn)化關(guān)系的探討具有重要意義；耳廓狐的分類也曾存在爭(zhēng)議。本文對(duì)鬃狼（Chrysocyon brachyurus）和耳廓狐（Vulpeszerda）的線粒體基因組進(jìn)行測(cè)序和分析，同時(shí)與其它犬科動(dòng)物線粒體基因組進(jìn)行比較，對(duì)犬科動(dòng)物系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系從線粒體基因組和部分基因（Cytb基因、COXI基因和COXII基因）的角度進(jìn)行探討，計(jì)

3、算犬科動(dòng)物分化時(shí)間，以期為犬科動(dòng)物分類與進(jìn)化提供新的信息。本研究得到以下結(jié)果：
　　1、鬃狼和耳廓狐的線粒體基因組序列全長(zhǎng)分別為16,760bp和16,734bp，其基因組與犬科動(dòng)物線粒體基因組的普遍特征一致，即包含13個(gè)蛋白編碼基因、22個(gè)tRNA基因、2個(gè)rRNA基因在內(nèi)的37個(gè)基因以及控制區(qū)非編碼序列，這些基因序列在整個(gè)線粒體基因組中位置及排列方式均高度保守。堿基組成具有一定的 A+T堿基偏好性，這在tRNA基因、rRNA基

4、因以及蛋白質(zhì)編碼基因中均有體現(xiàn)，堿基使用頻率普遍遵循 A>T>C>G的排列順序，而耳廓狐則出現(xiàn)不同，為A>C>T>G。鬃狼和耳廓狐的蛋白質(zhì)編碼基因中，除ND2、ND3和ND5基因以ATA為起始密碼子，其它基因起始密碼子均為 ATG；除Cytb基因以AGA終止外，其它基因均以TAA，以及不同形式的不完整密碼子TA-或T--終止。鬃狼和耳廓狐的線粒體基因組中tRNA與其它犬科動(dòng)物的長(zhǎng)度、位置以及二級(jí)結(jié)構(gòu)基本一致，均可折疊成三葉草型結(jié)構(gòu)，而t

5、RNASer(AGY)缺少二氫尿嘧啶環(huán)（DHU臂），此外，在不同物種同一tRNA的相同位置，共發(fā)現(xiàn)7處一致的堿基錯(cuò)配現(xiàn)象。鬃狼和耳廓狐的控制區(qū)序列長(zhǎng)度分別為1298bp和1271bp，這種差異主要與隨機(jī)重復(fù)序列長(zhǎng)度和數(shù)量變化有關(guān)，此外，在控制區(qū)序列中識(shí)別出犬科動(dòng)物較為保守的保守序列框（CSB-B~ CSB-F，CSB-1~ CSB-3），而在 CSB-1和 CSB-2之間存在一段隨機(jī)重復(fù)序列，其中鬃狼的重復(fù)序列為5’-ACACGTA(G

6、)CGT-3’，耳廓狐重復(fù)序列為5’-ACACACGT-3’和5’-ACACGT-3’。
　　2、選擇鬃狼、耳廓狐和其它犬科動(dòng)物線粒體 rRNA基因、tRNA基因和12個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因，通過(guò)鄰接法、最大簡(jiǎn)約法、最大似然法以及貝葉斯法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹，所得拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一致，即犬科動(dòng)物分為兩大支系，其中一個(gè)支系包含鬃狼、豺和犬屬等較大型犬科動(dòng)物，鬃狼在這一支中率先分化，與豺和犬屬親緣關(guān)系較近；另一支系包含貉和狐屬等較小型犬科動(dòng)物，耳廓狐最先

7、從狐屬動(dòng)物中分化出來(lái)。以線粒體 Cytb基因、COXI基因和COXII基因?yàn)闃?biāo)記進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析，狐屬動(dòng)物形成一支，而犬屬、豺?qū)佟⒆桌菍僖约捌渌厦廊苿?dòng)物形成一支，整體明顯分為狐類、狼類、南美狐類以及鬃狼和藪犬四個(gè)類群，鬃狼為代表的南美特有犬科動(dòng)物形成姐妹群。
　　3、通過(guò)估算分化時(shí)間得出，犬科動(dòng)物最早的分歧發(fā)生于8.37Ma，鬃狼所代表的南美犬科動(dòng)物與犬屬、豺分化的時(shí)間為4.77Ma，耳廓狐從狐屬動(dòng)物中于3.85Ma最先分化出

8、來(lái)，結(jié)果與之前研究結(jié)論較為一致。此外，貉是犬科動(dòng)物中的最早分化的物種，為7.20Ma，因此推測(cè)犬科動(dòng)物擴(kuò)散要早于基于化石記錄的時(shí)間。
　　4、耳廓狐曾一度被劃分為犬屬或?yàn)槠鋯为?dú)成立耳廓狐屬。將本研究獲得耳廓狐線粒體基因組數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)耳廓狐數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)，二者具有較遠(yuǎn)的遺傳距離，明顯不同的進(jìn)化地位和分化時(shí)間。而本研究中的耳廓狐的分析結(jié)果與之前的諸多研究結(jié)論均一致，結(jié)合之前研究結(jié)果和形態(tài)特征等因素推測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)“耳廓狐”為呂氏狐。通過(guò)二者關(guān)