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玉带凤蝶线粒体基因组序列结构与分析

瓮青芬 赵卓 刘晨阳 翟卿

瓮青芬,赵卓,刘晨阳,等. 玉带凤蝶线粒体基因组序列结构与分析 [J]. 福建农业学报,2022,37(3):364−370 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2022.003.011
引用本文: 瓮青芬,赵卓,刘晨阳,等. 玉带凤蝶线粒体基因组序列结构与分析 [J]. 福建农业学报,2022,37(3):364−370 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2022.003.011
WENG Q F, ZHAO Z, LIU C Y, et al. Structure and Genome Sequence of Papilio polytes Mitochondria [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,2022,37(3):364−370 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2022.003.011
Citation: WENG Q F, ZHAO Z, LIU C Y, et al. Structure and Genome Sequence of Papilio polytes Mitochondria [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,2022,37(3):364−370 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2022.003.011

玉带凤蝶线粒体基因组序列结构与分析

doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2022.003.011
基金项目: 西藏自治区科技计划项目(XZ202001YD0002C)
详细信息
    作者简介:

    瓮青芬(1995−),女,硕士,主要从事蝴蝶种类调查和系统发生关系研究(E-mail:17337619318@163.com

    通讯作者:

    翟卿(1980−),女,博士,副教授,主要从事蝴蝶分类研究(E-mail:zhaiqing@henau.edu.cn

  • 中图分类号: Q 963

Structure and Genome Sequence of Papilio polytes Mitochondria

  • 摘要:   目的  对玉带凤蝶Papilio polytes的成虫形态特征和幼虫各龄期的特征进行描述,分析玉带凤蝶Papilio polytes完整的线粒体基因组结构特征,丰富蝶类基因组学数据。  方法  根据翅面斑纹描述形态特征,利用高通量第二代测序技术,构建玉带凤蝶线粒体基因组全序列,分析线粒体基因组结构。  结果  玉带凤蝶指名亚种和西藏亚种蝶翅面斑纹有较大区别。玉带凤蝶线粒体基因组序列全长15 267 bp(GenBank登录号为MZ188895),包括13个蛋白质编码基因、22个tRNAs基因、2个rRNAs基因和一段控制区。全序列的A+T的平均含量为80.6%,表现明显的A+T偏斜,有11处表现基因间隔,12处表现基因重叠。37个基因中除cox1基因是以TTG为起始密码子,其余蛋白质编码基因均以ATN起始,cox2基因以不完整终止密码子T结尾,核苷酸组成表现明显的AT偏斜,UUA的相对密码子使用频率最高。除trnS1基因,其余21个tRNAs的二级结构均为典型的三叶草结构,二级结构中有U-U或U-G碱基错配现象,其中有9个tRNAs没有出现碱基错配现象。控制区有最高的A+T平均含量,为94.5%。  结论  玉带凤蝶指名亚种和西藏亚种外部形态的区别主要是由于地位分布位置的不同。玉带凤蝶线粒体基因组结构和基因排列顺序与鳞翅目昆虫线粒体基因组结构和排列一致。
  • 图  1  玉带凤蝶指明亚种

    注:a,雌背面;b,雌腹面;c,雄背面;d,雄腹面;e,生态图。

    Figure  1.  P. polytes polytes

    Note: a, female back; b, female abdomen; c, male back; d, male abdomen; e, Ecological photo.

    图  2  玉带凤蝶西藏亚种

    注:a,雌背面;b,雌腹面;c,雄背面;d,雄腹面。

    Figure  2.  P. polytes tibetanus

    Note: a, female back; b, female abdomen; c, male back; d, male abdomen.

    图  3  玉带凤蝶各幼虫时期的形态

    注:a,3龄;b,4龄;c,5龄。

    Figure  3.  P. polytes polytes and P. polytes tibetanus at larvae stage

    Note: a, 3 age; b, 4 age; c, 5 age.

    图  4  玉带凤蝶线粒体基因组结构

    注:箭头表示转录方向。

    Figure  4.  Structure of P. polytes mitochondrial genome

    Note: Arrow means the transcription direction.

    图  5  玉带凤蝶22个tRNAs的二级结构

    注:+表示G-U和U-U配对。

    Figure  5.  Secondary structure of 22 tRNAs genes of P. polytes

    Note:+ means G-U and U-U pairing.

    表  1  玉带凤蝶线粒体基因组核苷酸组成

    Table  1.   Nucleotide composition of P. polytes mitochondrial genome

    区域 RegionsT/%C/%A/%G/%A+T/%AT偏好性 AT skewGC偏好性 GC skew
    全序列 Complete sequence 41.1 11.8 39.5 7.5 80.6 −0.019 −0.223
    转运 RNAs tRNAs 39.3 7.9 42.4 10.5 81.6 0.038 0.144
    核糖体 RNAs rRNAs 40.5 4.9 43.9 10.7 84.4 0.040 0.376
    控制区 Control region 45.8 4.2 48.7 1.3 94.5 0.030 −0.524
    atp6 46.5 12.3 33.3 7.9 79.8 −0.165 −0.215
    atp8 45.5 5.5 47.3 1.8 92.7 0.020 −0.500
    cytb 42.9 14.9 32.3 10.0 75.1 −0.141 −0.199
    cox1 41.0 15.0 30.8 13.2 71.7 −0.143 −0.065
    cox2 42.6 12.5 35.1 9.8 77.8 −0.097 −0.122
    cox3 42.1 14.0 31.8 12.2 73.8 −0.139 −0.069
    nad1 46.6 8.1 30.2 15.1 76.8 −0.214 0.302
    nad2 48.7 10.2 34.5 6.6 83.2 −0.171 −0.211
    nad3 46.2 12.3 35.1 6.4 81.3 −0.137 −0.313
    nad4 47.1 6.7 34.5 11.8 81.5 −0.155 0.276
    nad4l 51.0 4.6 31.8 12.6 82.8 −0.231 0.467
    nad5 47.5 6.0 34.6 11.9 82.0 −0.157 0.327
    nad6 51.6 7.0 35.5 5.8 87.1 −0.184 −0.094
    注:AT偏斜 =(A−T)/(A+T), GC 偏斜 = (G-C)/(G+C)。
    Note: AT skew =(A−T)/(A+T), GC skew = (G−C)/(G+C).
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    表  2  玉带凤蝶线粒体基因组结构组成

    Table  2.   Composition of P. polytes mitochondrial genome structure

    基因
    Gene
    起始位置
    Start position/bp
    终止位置
    Stop position/bp
    基因长度
    Gene length/bp
    基因间隔
    Intergenic length/bp
    起始密码子
    Start codon
    终止密码子
    Stop codon
    反密码子
    Anticodon
    trnM 1 68 68 0 ATG
    trnI 69 132 64 −3 ATC
    trnQ 130 197 68 53 CAA
    nad2 251 1 264 1 014 −2 ATT TAA
    trnW 1 263 1 327 65 −8 TGA
    trnC 1 320 1 384 65 1 TGC
    trnY 1 386 1 450 65 −1 TAC
    cox1 1 450 2 988 1 539 −5 TTG TAA
    trnL2 2 984 3 051 68 0 TTA
    cox2 3 052 3 733 682 0 ATG T
    trnK 3 734 3 803 70 0 AAG
    trnD 3 804 3 871 68 0 GAC
    atp8 3 872 4 039 168 −4 ATT TAA
    atp6 4 036 4 713 678 6 ATA TAA
    cox3 4 720 5 508 789 3 ATG TAA
    trnG 5 512 5 577 66 0 GGA
    nad3 5 578 5 931 354 −2 ATT TAG
    trnA 5 930 5 993 64 −1 GCA
    trnR 5 993 6 056 64 −1 CGA
    trnN 6 056 6 121 66 0 AAC
    trnS1 6 122 6 182 61 1 AGA
    trnE 6 184 6 249 66 −2 GAA
    trnF 6 248 6 311 64 0 TTC
    nad5 6 312 8 048 1 737 0 ATA TAA
    trnH 8 049 8 113 65 −1 CAC
    nad4 8 113 9 453 1 341 −1 ATG TAA
    nad4l 9 453 9 737 285 2 ATG TAA
    trnT 9 740 9 804 65 0 ACA
    trnP 9 805 9 868 64 2 CCA
    nad6 9 871 10 404 534 7 ATA TAA
    cytb 10 412 11 560 1 149 2 ATG TAA
    trnS2 11 563 11 628 66 16 TCA
    nad1 11 645 12 583 939 1 ATG TAG
    trnL1 12 585 12 653 69 0 CTA
    rrnL 12 654 13 980 1 327 0
    trnV 13 981 14 043 63 0 GTA
    rrnS 14 044 14 823 780 0
    控制区
    Cortrol region
    14 824 15 267 444
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    表  3  玉带凤蝶线粒体基因组相对密码子使用频率

    Table  3.   Relative synonymous codon usage of P. polytes mitochondrial genome

    密码子
    Codon
    数量
    Count
    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
    Count
    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
    UUU(F) 23.9 1.81 UCU(S) 8.5 2.82 UAU(Y) 13.8 1.92 UGU(C) 2.2 1.75
    UUC(F) 2.5 0.19 UCC(S) 1.2 0.38 UAC(Y) 0.5 0.08 UGC(C) 0.3 0.25
    UUA(L) 33.8 4.93 UCA(S) 5.8 1.9 UAA(*) 0 0 UGA(W) 6.8 1.93
    UUG(L) 1.1 0.16 UCG(S) 0.2 0.05 UAG(*) 0 0 UGG(W) 0.2 0.07
    CUU(L) 3.8 0.56 CCU(P) 5.9 2.59 CAU(H) 4.8 1.85 CGU(R) 1.4 1.36
    CUC(L) 0.2 0.03 CCC(P) 0.9 0.4 CAC(H) 0.4 0.15 CGC(R) 0.1 0.08
    CUA(L) 2.1 0.3 CCA(P) 2.1 0.91 CAA(Q) 4.8 1.94 CGA(R) 2.5 2.42
    CUG(L) 0.1 0.01 CCG(P) 0.2 0.1 CAG(Q) 0.2 0.06 CGG(R) 0.2 0.15
    AUU(I) 31.7 1.9 ACU(T) 7.2 2.58 AAU(N) 18.2 1.88 AGU(S) 1.8 0.61
    AUC(I) 1.7 0.1 ACC(T) 0.2 0.08 AAC(N) 1.2 0.12 AGC(S) 0 0
    AUA(M) 20.1 1.88 ACA(T) 3.5 1.28 AAA(K) 6.2 1.74 AGA(S) 6.5 2.13
    AUG(M) 1.2 0.12 ACG(T) 0.2 0.06 AAG(K) 0.9 0.26 AGG(S) 0.3 0.1
    GUU(V) 6 2.24 GCU(A) 6.2 2.62 GAU(D) 3.9 1.65 GGU(G) 4.8 1.29
    GUC(V) 0.1 0.03 GCC(A) 0.9 0.39 GAC(D) 0.8 0.35 GGC(G) 0.2 0.04
    GUA(V) 4.5 1.7 GCA(A) 2 0.85 GAA(E) 5.4 1.84 GGA(G) 8.4 2.27
    GUG(V) 0.1 0.03 GCG(A) 0.3 0.13 GAG(E) 0.5 0.16 GGG(G) 1.5 0.4
    注:RSCU:相对密码子使用频率。 *:终止密码子Stop codon。
    Note: RSCU: Relative synonymous codon usage. *: Stop codon.
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-10-25
  • 修回日期:  2022-03-10
  • 网络出版日期:  2022-04-24
  • 刊出日期:  2022-03-28

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