论文摘要：部分水生甲虫线粒体DNA序列的分析及系统进化研究

本研究用线粒体DNA的蛋白质编码基因细胞色素b（Cytb）作为分子标记，基于PCR扩增和测序技术，对我国水生甲虫4科9种10个个体之间的系统进化关系进行了初步的探讨。本文共测定了9种水生甲虫的线粒体DNA细胞色素b基因编码区－485bp，并用粪金龟科的粪堆粪金龟作为外群构建分子系统树，以期从分子水平获得它们的系统进化关系，并为其利用与防治提供分子生物学方面的依据。 1. 实验共获得9种水生甲虫线粒体DNA细胞色素b基因中间485bp 的序列，其中龙虱科三个种四个个体，分别为：R.suturalis Macleay(ID1与 IE1)、H.grammicus Cermar(IEc)、A.japonicus Sharp(ID2)；牙甲科三个种：A.mater Sharp(CKS4)、B.elogatulus Jorden(IIA)、H.acuminatus Motschulsky (IIIA);沼梭甲科二个种：P.chinensis Falkenstroem(IVA)、H.chinensis Falkenstroem (CKS3)及豉甲科：Oretochilus.sp(CJ)一个种。此外，还获得外群粪堆粪金龟G.stercorarius Linnaeus Cytb基因中间485bp的序列，共11条序列。 2. 对得到的序列分别采用ContigExpress、Clustalx1.8、Megalign、Mega2.1软件以及PHYLIP软件包进行序列的处理与比较分析，统计出核苷酸组成和遗传距离等数据，并在Mega2.1软件中采用三种距离矩阵法（UPGMA、N-J、ME）、在PHYLIP软件包中采用最大简约法（MP）与最大似然法（ML）分别构建分子系统进化树，以确定各个分类单元之间的相互关系。 3. Cytb基因485bp序列的核苷酸组成在龙虱科种内的不同地理种群间差异较小（例ID1与 IE1），种间差异相对较大；三种龙虱(R.suturalis Macleay、H.grammicus Cermar、A.japonicus Sharp)A、T、C、G的平均含量分别为38.6%、33.1%、12%、16.3%，A＋T的平均含量较高，为71.7%，G＋C平均含量相对较低，为28.3%。就每个氨基酸密码子来看，第三位点有很高的A＋T含量，达90.6%。 4. 用Cytb序列初步探讨了A.mater Sharp(CKS4)、B.elogatulus Jorden(IIA)、H.acuminatus Motschulsky (IIIA) 三种牙甲之间的相互关系，结果显示，Cytb基因485bp序列在这三种牙甲之间变异较大，通过对三种龙虱与三种牙甲作一比较分析，发现三种牙甲之间无论是在遗传距离上还是在碱基差别以及核苷酸的变异率上都比前者值大，由此表明牙甲科三个种之间的亲缘关系不及龙虱科三个种之间的亲缘关系近。 5. 总体看来，水生甲虫九个物种DNA序列的A＋T平均含量均较高，这与其它昆虫如直翅目和同翅目昆虫基本一致。就每个氨基酸密码子来说，第三位点A＋T含量最高，其它昆虫多数也是如此。另外，通过分析还发现颠换普遍高于转换，转换以A←→G为主，颠换以A←→T为主，这可能与水生甲虫有较高的A、T含量有关。 6. 由距离矩阵法、最大简约法和最大似然法构建的分子系统树基本一致，差异仅表现在P.chinensis Falkenstroem(IVA)、H.chinensis Falkenstroem (CKS3)的系统关系上。系统树所显示的结果也与传统形态分类学基本吻合。有关P.chinensis Falkenstroem(IVA)、H.chinensis Falkenstroem (CKS3)的系统关系尚须进一步研究。 7. 从分子水平方面提供了水生甲虫总科以下部分科、种的系统发生关系：在科间关系上，沼梭甲科比龙虱科和豉甲科原始，且分化较早，龙虱科与豉甲科属于姐妹群，亲缘关系较近；在龙虱科种内，A.japonicus Sharp分化最早，比其它种类原始；在牙甲科内，H.acuminatus Motschulsky分化最早而A.mater Sharp、B.elogatulus Sharp为较近化种类，亲缘关系较近。 总之，本研究从分子水平上提供了水生甲虫部分科间及种间的系统进化关系。