发表期刊:Genomics
影响因子:5.736
发表时间:2021
样本类型:多线南蜥
合作单位:南京师范大学
多线南蜥(Eutropis multifasciata)是石龙子科(Scincidae)南蜥属物种,仅分布在热带。本研究旨在获得多线南蜥的完整线粒体基因组,并与其他石龙子科物种的线粒体基因组进行比较分析,以深入了解它们的进化关系。本研究基于Illumina测序,通过denovo组装获得多线南蜥的完整线粒体基因组,并与其他石龙子科物种的线粒体基因组进行选择压力分析、密码子偏好性分析、tRNA二级结构以及系统进化树等比较基因组分析。1、多线南蜥线粒体基因组的大小和结构特征
多线南蜥线粒体基因组是一个长度为17,062 bp的环状DNA分子(图1)。它的线粒体基因组由13个蛋白质编码基因(PCGs)、2个rRNAs(12SrRNA和16SrRNA)、22个tRNAs和一个位于tRNA-pro和tRNA-phe之间的控制区(1,638 bp)组成,A+T含量为58.91%(表1)。2、蛋白质编码基因
所有PCGs的总长度(11,394bp)占多线南蜥线粒体基因组整个长度的66.78%。平均未校正的成对距离表明每个基因的进化速率存在异质性,COI(0.24)、COIII(0.27)和COII(0.27)的距离较短,因此进化较慢,而ATP8(0.50)的速率最快(表2)。ts/tv比值从ND6(1.19)到COI(2.08)不等。每个PCG的Ka(非同义突变率)、Ks(同义突变率)和Ka/Ks比值表明,12个PCGs的Ka/Ks比值均小于1.00,说明其进化过程中处于进化选择状态。表2 通过基因计算的石龙子下目(Scincomorpha)线粒体基因和物种之间的进化速率和模式
3、密码子的使用
密码子使用分析表明,最常见的起始密码子为ATG,占起始密码子的84.12%,其次是GTG(12.44%)(图2)。最常见的终止密码子是TAA,不完整终止密码子主要是TA-和T-,这些不完整终止密码子基因可以通过转录后多腺苷酸化终止。多线南蜥13个PCGs中,最常用的氨基酸密码子是亮氨酸(16.11%),PCG的碱基组成显示出较高的A和C含量,并且偏好在第三个密码子位置使用A或C(图3)。图2 石龙子下目13个线粒体蛋白编码基因中起始密码子和终止密码子的使用
图3 三种石龙子科线粒体PCGs的密码子数量和相对同义密码子使用情况(RSCU)
4、tRNA和rRNA
除tRNA-Ser2(GCU)外(二氢尿嘧啶核苷臂缺失),所有tRNAs都可以折叠成典型的三叶草二级结构(图4)。最常见的摆动错配是G-U摆动碱基对(总共24个),其次是A-C碱基对(共8个,图4)。在H链上鉴定出2种核糖体RNAs,16S rRNA和12S rRNA基因的长度分别为1516bp和958bp,两个rRNA基因的A+T含量均为56.6%,且AT-偏移均为正值(0.247)。5、系统发育关系
系统发育分析表明,通过ML和BI生成的进化树在拓扑结构上基本一致,产生了具有石龙子下目三个进化枝((Scincoidea + Lacertoidea(part))+眼镜蜥科))的系统发育树,同一科的物种聚集一起。图5 基于线粒体基因(连接13个PCGs和2个rRNAs)的贝叶斯推断(BI)分析的系统发育树
本研究提供了第一个石龙子南蜥亚科Mabuyinae的多线南蜥物种线粒体基因组参考材料。其线粒体基因组的长度小于大多数石龙子下目种的长度,完整线粒体基因组长度的差异主要由控制区域长度的变化驱动。未来的研究应集中于对其他的石龙子亚科的物种多样性进行测序,这将为这一有趣和生态上重要的群体提供更好的系统发育地位研究。参考文献:
Characterization of the complete mitochondrial genome of the many-lined sun skink(Eutropis multifasciata)and comparison with other Scincomorpha species. Genomics, 2021.