黄鳍东方鲀线粒体基因组结构及系统发育研究

朱春月; 胡宗云; 张健; 张伯序; 刘忠航; 杨培民

黄鳍东方鲀线粒体基因组结构及系统发育研究

辽宁省淡水水产科学研究院/辽宁省水生动物病害防控重点实验室，辽宁　辽阳　111000

基金项目: 辽宁省农业科学院基本科研业务费项目（2020XKHBZ0706、2021HQ1918）；辽宁省科技厅民生科技计划（2021JH2/10200031）

详细信息

作者简介:
朱春月（1995 —），女，硕士，助理工程师，主要从事鱼类分子生物学研究，E-mail：18747551907@163.com

通讯作者:
杨培民（1979 —），男，硕士，研究员，主要从事特色淡水鱼养殖技术研究，E-mail：pmyang313@163.com

中图分类号: S917.4
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出版历程
- 收稿日期: 2023-10-30
- 修回日期: 2024-02-01
- 网络出版日期: 2024-06-26

Mitochondrial Genome Characterization and Phylogenomic analyses of Yellowfin Puffer（Takifugu xanthopterus）

Liaoning Institute of Freshwater Fisheries /Liaoning Key Laboratory of Aquatic Animal Diseases Control, Liaoyang, Liaoning　111000

摘要

摘要: 目的研究我国大洋河水域黄鳍东方鲀（Takifugu xanthopterus）的分子遗传学特性，为黄鳍东方鲀种质资源遗传多样性和系统发育分析提供基础数据。方法利用高通量测序技术，获得黄鳍东方鲀线粒体基因组全序列，分析线粒体基因组结构。结果黄鳍东方鲀线粒体基因组序列全长16444 bp（GenBank 登录号：MT560586），由13 个蛋白质编码基因、22 个 tRNAs 基因、2 个 rRNAs 基因、1个控制区和1个轻链复制起始区组成。13蛋白质编码基因中仅有cox1基因起始密码子为特殊的GTG，其余蛋白质编码基因均以ATG为起始密码子，cox2和nad4终止密码子以单独的T结尾。偏好密码子（RSCU＞2）分别是Arg（CGA）和Ser（UCC）。22 个tRNAs基因除trnS1基因外，其余tRNAs二级结构均为典型的三叶草结构。以斑腰单孔鲀（Monotreta leiurus）为外类群，对16种东方鲀属线粒体基因组全序列作进化关系分析。由贝叶斯法构建的系统发生树表明，黄鳍东方鲀与痣斑多纪鲀（T. chrysops）和豹纹多纪鲀（T. pardalis）的亲缘关系最近。结论黄鳍东方鲀的线粒体基因组结构和基因排列顺序符合鱼类基因组典型结构和排列特征。
- 黄鳍东方鲀 /
- 线粒体基因组 /
- 系统发育分析
Abstract: Objective Molecular genetics of Yellowfin Puffer （Takifugu xanthopterus） in Dayang River of China was studied, and provide basic data for genetic diversity and phylogenetic analysis of germplasm resources of T. xanthopterus. Method The complete mitochondrial genome sequence of T. xanthopterus was obtained by high-throughput sequencing technology, and the structure of mitochondrial genome was analyzed. Result The length of the complete mitochondrial genome was determined to be 16444bp （GenBank accession no. MT560586） consisting of 13 protein-coding genes, 22 transfer RNAs, 2 ribosomal RNAs, 1 control region and O_L. Thirteen protein-coding genes started with ATG as a start codon except for the gene cox1 started with a special GTG codon, whereas Cox2 ended with codon T, the preference codon （RSCU＞2） including the codon Arg （CGA） and Ser （UCC）. All 22 tRNA genes present the typical clover leaf secondary structure except trnS1. Taking Monotreta leiurus as outgroup, the complete mitochondrial genome sequences of 16 species of Fugu were analyzed for evolutionary relationship. The phylogenetic tree constructed by Bayes software showed that T.xanthopterus had closely relationship with Takifugu chrysops and Takifugu pardalis. Conclusion The mitochondrial genome structure and gene order of T.xanthopterus conform to the typical structure and arrangement characteristics of fish genome.
- Takifugu xanthopterus /
- Mitochondrial genome /
- phylogenetic analysis

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图 1 黄鳍东方鲀粒体基因组结构

Figure 1. Structure of T. xanthopterus mitochondrial genome

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图 2 黄鳍东方鲀线粒体基因组密码子使用频率分布

Figure 2. Frequency distribution of codon usage in mitochondrial genomes of T. xanthopterus

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图 3 黄鳍东方鲀22个 tRNAs的二级结构

Figure 3. Secondary structure of 22 tRNAs genes of T. xanthopterus

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图 4 基于最大似然法和贝叶斯法的黄鳍东方鲀系统进化树

Figure 4. Phylogenetic tree of T. xanthopterus based on Maximum Likelihood and Bayesian inference

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表 1 黄鳍东方鲀线粒体基因组结构组成

Table 1. Composition of T. xanthopterus mitochondrial genome structure

名称 Name	起始位点 Start site/bp	终止位点 Stop site/bp	编码链 Strand	长度 Length/bp	基因间隔 Intergenic length/bp	起始/终止密码子 Start/stop Codons
trnF（gaa）	1	68	H	68	0
12S rRNA	69	1015	H	947	0
trnV（tac）	1016	1088	H	73	38
16S rRNA	1127	2756	H	1630	0
trnL2（taa）	2757	2829	H	73	0
nad1	2830	3804	H	975	2	ATG/TAA
trnI（gat）	3807	3876	H	70	−1
trnQ（ttg）	3876	3946	L	71	−1
trnM（cat）	3946	4014	H	69	0
nad2	4015	5061	H	1047	−1	ATG/TAA
trnW（tca）	5061	5131	H	71	1
trnA（tgc）	5133	5201	L	69	2
trnN（gtt）	5204	5277	L	74	3
O_L	5281	5312	H	32	−1
trnC（gca）	5312	5375	L	64	−1
trnY（gta）	5375	5444	L	70	1
cox1	5446	7005	H	1560	−9	GTG/AGG
trnS2（tga）	6997	7067	L	71	3
trnD（gtc）	7071	7142	H	72	6
cox2	7149	7839	H	691	0	ATG/T（AA）
trnK（ttt）	7840	7912	H	73	1
atp8	7914	8081	H	168	−10	ATG/TAA
atp6	8072	8755	H	684	−1	ATG/TAA
cox3	8755	9540	H	786	−1	ATG/TAA
trnG（tcc）	9540	9610	H	71	0
nad3	9611	9961	H	351	−2	ATG/TAG
trnR（tcg）	9960	10028	H	69	1
nad4l	10030	10326	H	297	−7	ATG/TAA
nad4	10320	11700	H	1381	0	ATG/T（AA）
trnH（gtg）	11701	11769	H	69	0
trnS1（gct）	11770	11837	H	68	5
trnL1（tag）	11843	11915	H	73	0
nad5	11916	13754	H	1839	−5	ATG/TAA
nad6	13750	14271	L	522	0	ATG/AGG
trnE（ttc）	14272	14340	L	69	4
cob	14345	15481	H	1137	3	ATG/TAA
trnT（tgt）	15485	15556	H	72	−1
trnP（tgg）	15556	15625	L	70	0
D-loop	15626	16444	H	423	0

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表 2 黄鳍东方鲀偏好密码子RSCU值

Table 2. RSCUs for preference codons in T. xanthopterus

密码子 Codon	数量 Number	相对密码子使用频率 RSCU	密码子 Codon	数量 Count	相对密码子使用频率 RSCU	密码子 Codon	数量 Number	相对密码子使用频率 RSCU	密码子 Codon	数量 Number	相对密码子使用频率 RSCU
UUU（F）	67	0.73	UCU（S）	89	1.42	UAU（Y）	54	0.82	UGU（C）	9	0.53
UUC（F）	116	1.27	UCC（S）	140	2.23	UAC（Y）	77	1.18	UGC（C）	25	1.47
UUA（L）	123	1.29	UCA（S）	72	1.15	UAA（*）	67	1.00	UGA（*）	67	1.00
UUG（L）	62	0.65	UCG（S）	38	0.60	UAG（*）	67	1.00	UGG（W）	31	1.00
CUU（L）	88	0.92	CCU（P）	92	1.15	CAU（H）	44	0.78	CGU（R）	7	0.66
CUC（L）	110	1.16	CCC（P）	109	1.36	CAC（H）	69	1.22	CGC（R）	8	0.75
CUA（L）	140	1.47	CCA（P）	81	1.01	CAA（Q）	94	1.26	CGA（R）	29	2.72
CUG（L）	48	0.50	CCG（P）	38	0.48	CAG（Q）	55	0.74	CGG（R）	8	0.75
AUU（I）	91	1.02	ACU（T）	75	0.90	AAU（N）	47	0.67	AGU（S）	9	0.14
AUC（I）	103	1.15	ACC（T）	124	1.49	AAC（N）	93	1.33	AGC（S）	29	0.46
AUA（I）	74	0.83	ACA（T）	106	1.27	AAA（K）	77	1.33	AGA（R）	7	0.66
AUG（M）	53	1.00	ACG（T）	29	0.35	AAG（K）	39	0.67	AGG（R）	5	0.47
GUU（V）	36	0.95	GCU（A）	61	0.98	GAU（D）	39	0.99	GGU（G）	22	0.63
GUC（V）	48	1.26	GCC（A）	109	1.76	GAC（D）	40	1.01	GGC（G）	49	1.41
GUA（V）	49	1.29	GCA（A）	67	1.08	GAA（E）	61	1.13	GGA（G）	49	1.41
GUG（V）	19	0.50	GCG（A）	11	0.18	GAG（E）	47	0.87	GGG（G）	19	0.55

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表 3 黄鳍东方鲀线粒体基因组核苷酸组成

Table 3. Nucleotide composition of the T. xanthopterus mitochondrial genome

项目 Item	T含量 T content/%	C含量 C content/%	A含量 A content/%	G含量 G content/%	AT含量 AT content/%	GC 偏好性 GC-Skew	AT 偏好性 AT-Skew
tRNA	24.4	25.18	31.96	18.46	56.36	−0.1539	0.1341
rRNA	21.11	24.78	34.46	19.66	55.56	−0.1152	0.2402
蛋白质编码基因 PCGs	26.58	31.47	28.13	13.82	54.71	−0.3897	0.0283
控制区 Control region	32.23	18.93	36.39	12.45	68.62	−0.2065	0.0606

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