国内精品自在欧美一区_無(wú)刺蜂中發(fā)現線(xiàn)粒體基因組結構新類(lèi)型----中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園

　　真核生物類(lèi)群線(xiàn)粒體擁有獨立的遺傳物質(zhì)，線(xiàn)粒體基因組結構在真核生物中表現出極高的多樣化，其中動(dòng)物的線(xiàn)粒體基因組是保守的雙鏈環(huán)狀DNA分子，基因組大小為15~18kb，基因含量包括13個(gè)蛋白編碼基因（protein coding genes，PCGs）、2個(gè)核糖體rRNA編碼基因（ribosomal RNA, rRNAs）和22個(gè)轉運tRNA編碼基因（transfer RNA genes, tRNAs）。隨著(zhù)越來(lái)越多的動(dòng)物線(xiàn)粒體基因組被解碼，研究人員發(fā)現不少的類(lèi)群中存在多樣化的結構變異和基因重排（通常是tRNA）。為進(jìn)一步了解動(dòng)物線(xiàn)粒體基因組的結構變異和演化模式，及其對系統發(fā)育重建的影響，中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“版納植物園”）的研究團隊選取3個(gè)社會(huì )性蜂類(lèi)類(lèi)群，無(wú)刺蜂（麥蜂族，Meliponini）、熊蜂（熊蜂族，Bombini）和蜜蜂（蜜蜂族，Apini），作為研究對象，基于系統發(fā)育學(xué)框架，進(jìn)行線(xiàn)粒體基因組的比較分析，旨在揭示其結構變異和演化歷史。

　　系統發(fā)育分析表明，3個(gè)社會(huì )性蜂類(lèi)最早分化的是蜜蜂族，隨后麥蜂族和熊蜂族為姐妹關(guān)系。麥蜂族系統發(fā)育樹(shù)可以進(jìn)一步分為印度-馬來(lái)/澳大利亞區分支、熱帶非洲區分支和熱帶美洲區分支。蜜蜂和熊蜂的線(xiàn)粒體基因組均為動(dòng)物類(lèi)群的典型結構，而無(wú)刺蜂類(lèi)群表現出較大的結構變異，其印度-馬來(lái)/澳大利亞區分支所有物種的線(xiàn)粒體基因組具有反向重復（inverted repeats, IR）區，并且存在大量PCGs和rRNAs基因重排，研究團隊通過(guò)設計特定引物擴增IR區和單拷貝區（SC）交界處的序列，證明了IR區存在的真實(shí)性（圖1）。在熱帶美洲區分支中，包括物種Frieseomelitta varia、Tetragonisca angustula和Nannotrigona testaceicornis的一個(gè)單系表現出與印度-馬來(lái)/澳大利亞區分支不同式樣的PCGs和rRNAs基因重排（圖2）。祖先狀態(tài)重建分析表明，線(xiàn)粒體基因組結構變異均為一次性地發(fā)生在兩個(gè)分支各自的最近共同祖先節點(diǎn)（圖2）。IR區的出現使得PCGs和rRNAs基因重排在印度-馬來(lái)/澳大利亞區分支展示出了多樣性，而常見(jiàn)tRNA重排在3個(gè)類(lèi)群中都被發(fā)現，并存在重排熱點(diǎn)區。與以往研究以單一物種代表屬及以上水平的分類(lèi)階元的研究方法不同，該研究對物種和種群水平進(jìn)行了更為密集的采樣（74種的154個(gè)樣本），發(fā)現tRNA重排存在顯著(zhù)的種間變異（圖3），表明更全面的采樣對更深入理解線(xiàn)粒體基因組結構變異和基因重排模式，以及利用其進(jìn)行系統發(fā)育重建的重要性。

　　該研究成果以“Comparative analyses of mitogenomes in the social bees withinsights into evolution of long inverted repeats in the Meliponini（社會(huì )性蜂類(lèi)的線(xiàn)粒體基因組比較分析以及麥蜂族中反向重復區結構的演化）”為題發(fā)表在期刊Zoological Research《動(dòng)物學(xué)研究》上。論文第一作者李虞冉（現為協(xié)同進(jìn)化研究組在讀博士研究生，指導老師為彭艷瓊研究員）在碩士研究生期間完成的相關(guān)研究工作，指導老師Richard Corlett研究員和郁文彬研究員為共同通訊作者，合作導師汪正威研究員為第二作者。該研究得到了中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項，中國科技部基礎調查專(zhuān)項，云南省“興滇英才支持計劃”和版納植物園“十四五”科技創(chuàng )新規劃的支持。