黑腹果蝇种组mexl和Ras64B基因的进化与分子系统学研究

论文摘要

黑腹果蝇种组隶属双翅目果蝇科(Drosophilidae)果蝇属(genus Drosophila)水果果蝇亚属(subgenus Sophophora),是果蝇科中最大的种组,至少包括180余种,按形态特征归为12个种亚组。迄今为止,对于黑腹果蝇种组的系统关系,已经有很多关于形态学、生物地理学和分子生物学方面的研究,然而,由于缺乏足够多的种的系统发育信息,使其分类学和系统发生关系仍存在众多争议。本实验通过直接测定了黑腹果蝇种组中23个种的mexl基因的序列和24个种的Ras64B基因的序列来分析黑腹果蝇种组的系统进化关系。对这两个基因进行统计分析,结果表明它们的编码区都是高度保守的,通过Ks/Ka比值及GCⅢ含量分析都表明这两个基因属于近中性选择的基因。两个基因的外显子都高度保守,而内含子虽然不存在明显的插入或丢失,但种间长度差异较大,这说明相比外显子而言,内含子的进化速率要快。本研究以D.pseudoobscura为外类群,基于mexl基因和Ras64B基因的序列及其的联合序列,分别用邻接法(NJ)、最大似然法(ML)和贝叶斯法(Bayesian)三种方法重建了melanogaster种组的系统进化树,并对其系统发育关系进行分析,利用自引导法(Bootstrap Method)检验其结果的置信度。本实验的结果表明：melanogaster种组聚为两大谱系,ananassae种亚组和montium种亚组形成一大谱系,而melanogaster种亚组和所谓的东亚种亚组suzukii, elegans, ficusphila, eugracilis和takahashii形成独立的一支。而关于melanogaster种亚组和所谓的东亚各种亚组之间的进化关系,三种树的拓扑结构存在一定差异,经AU检验,认为贝叶斯树与物种的真实进化关系更接近。另外,melanogaster复合种中,D.mauritiana和D. sechellia亲缘关系最近,D. melanogaster和D.simulans的亲缘关系最近。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1 分子系统学和分子进化
• 1.1 分子系统学概况
• 1.2 分子进化
• 1.3 分子系统学和进化研究中的一些基本论点
• 1.3.1 分子的和形态的特征
• 1.3.2 分子钟假说
• 1.3.3 中性进化理论
• 1.4 分子系统学的发展趋势
• 2 分子系统学研究方法
• 2.1 蛋白质水平的分子系统学研究
• 2.1.1 同功酶和等位酶电泳
• 2.1.2 蛋白质的立体结构分析法
• 2.2 DNA水平的分子系统学研究
• 2.2.1 间接测序法（分子标记技术）
• 2.2.2 直接测序法（核酸序列测定）
• 3 DNA分子标记技术简介
• 3.1 DNA分子标记的概念
• 3.2 DNA分子标记的类型
• 3.2.1 RFLP标记技术
• 3.2.2 RAPD标记技术
• 3.2.3 AFLP标记技术
• 3.2.4 SSR标记技术
• 3.2.5 ISSR标记技术
• 3.2.6 SNP标记技术
• 3.2.7 EST标记技术
• 3.3 DNA分子标记的优点
• 3.4 DNA分子标记技术在蝇类研究中的应用
• 3.4.1 种群遗传分化
• 3.4.2 系统进化
• 4 黑腹果蝇种组（melanogaster species group）
• 4.1 黑腹果蝇种组分类
• 4.2 黑腹果蝇种组的分子系统学研究进展
• 5 mex1基因和Ras64B基因
• 6 本研究的目的和意义
• 第二章 材料与方法
• 1 实验材料
• 2 试剂和仪器
• 2.1 试剂
• 2.2 仪器
• 3 实验方法
• 3.1 果蝇总DNA的提取
• 3.2 PCR扩增
• 3.3 PCR产物回收
• 3.4 感受态细胞的制备（100ml）
• 3.5 连接反应和连接物的转化
• 3.6 蓝白斑筛选
• 3.7 质粒的抽提
• 3.8 重组子的鉴定及测序
• 3.9 数据处理
• 3.9.1 序列编辑及排序
• 3.9.2 数据分析
• 3.9.3 系统进化分析
• 3.9.4 统计检验
• 第三章 结果与分析
• 1 总DNA的提取
• 2 目的片段的获得
• 2.1 mex1基因片段的获得
• 2.2 Ras64B基因片段的获得
• 3 序列分析
• 3.1 mex1基因的核酸序列分析结果
• 3.1.1 mex1基因的编码区
• 3.1.2 系统进化分析
• 3.1.3 检验
• 3.1.4 系统树的构建
• 3.1.5 模型选择
• 3.1.6 AU检验
• 3.2 Ras64B基因的核酸序列分析结果
• 3.2.1 Ras64B基因的编码区
• 3.2.2 系统进化分析
• 3.2.3 检验
• 3.2.4 系统树的构建
• 3.2.5 模型选择
• 3.2.6 AU检验
• 4 基于mex1+Ras64B联合序列构建的系统树
• 4.1 系统进化分析
• 4.2 检验
• 4.3 系统树的构建
• 4.4 模型选择
• 4.5 AU检验
• 第四章 讨论
• 1 分子进化分析
• 1.1 GC含量分析
• 1.1.1 mex1基因的GC含量分析
• 1.1.2 Ras64B基因的GC含量分析
• 1.2 同义替换（Ks）和异义替换（Ka）
• 1.3 转换和颠换
• 2 黑腹果蝇种组的系统进化
• 2.1 种亚组之间的进化关系
• 2.2 种亚组内的进化关系
• 3 构建进化树的方法
• 参考文献
• 致谢