黄色小长蝽的线粒体基因组测序和分析

doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2024.06.010

摘要/Abstract

摘要： 为探究黄色小长蝽（Nysius inconspicuus）的线粒体基因组结构及长蝽科（Lygaeidae）昆虫的系统发育关系，利用二代测序方法获得黄色小长蝽线粒体全基因组序列，在系统发育分析中使用长蝽科14个物种作为内群，并选择大眼长蝽科（Geocoridae）的1个物种作为外群，利用最大似然法和贝叶斯法重建长蝽科的系统发育关系。结果表明，黄色小长蝽的线粒体基因组包含37个基因（13个蛋白质编码基因、22个转运RNA基因和2个核糖体RNA基因）和1个非编码控制区，全长为14 893 bp（GenBank 登录号：OR099699）。黄色小长蝽线粒体基因组的13个蛋白质编码基因除cox1和nad6 利用TTG、nad4l 利用AAC作为起始密码子，其余蛋白质编码基因都是以ATN开头，终止密码子除cox1、cox2、nad3 和nad1 以不完整的T作为结尾，其余蛋白质编码基因都是以TAA结尾。此外，基于3种不同的数据矩阵，分别采用2种系统发育分析方法得到的系统发育树结果基本一致。

关键词: 黄色小长蝽, 半翅目, 长蝽科, 线粒体基因组, 系统发育

Abstract: To explore the mitochondrial genome structure of Nysius inconspicuus and the phylogeny of Lygaeidae,we newly sequenced the complete mitochondrial genome of N.inconspicuus using next‑generation sequencing methods. In phylogenetic analyses，we selected 14 representative species of Lygaeidae as ingroups. One species of Geocoridae was used as outgroup.We reconstructed the phylogenetic relationships using Maximum likelihood and Bayesian inference methods.The results indicated that the mitochondrial genome of N.inconspicuus encompassed 37 genes(13 protein‑coding genes,22 transfer RNA genes，and 2 ribosomal RNA genes)along with 1 non‑coding control region,spanning a total length of 14 893 bp(GenBank accession number:OR099699).In the mitochondrialgenome of N.inconspicuus，the start codons of protein‑coding genes were TTG for cox1 and nad6,AAC for nad4l,while the remaining protein‑coding genes began with ATN.As for the stop codons,cox1,cox2,nad3,and nad1 ended with an incomplete T,whereas the rest of protein‑coding genes terminated with TAA.In addition，based on three different data matrices,we employed two phylogenetic analysis methods,resulting in largely consistent phylogenetic trees.

Key words: Nysius inconspicuus, Hemiptera, Lygaeidae, Mitochondrial genome, Phylogeny

中图分类号:

S433
Q969

林兴雨, 席玉强, 宋南, 尹新明. 黄色小长蝽的线粒体基因组测序和分析[J]. 河南农业科学, 2024, 53(6): 91-99.

LIN Xingyu, XI Yuqiang, SONG Nan, YIN Xinming. The Mitochondrial Genome Sequencing and Analysis of Nysius inconspicuus[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2024, 53(6): 91-99.

参考文献

［1］HENRY T J.Biodiversity of Heteroptera［M］//FOOTTIT R G，ADLER P H. Insect biodiversity：Science and Society.Hoboken：Wiley Online Library，2017：224‑263.

［2］SAHA P C，CHANDRA K，KUSHWAHA S，et al.A preliminary study of family Lygaeidae from Andhra Pradesh，India［J］.Records of the Zoological Survey of India，2020，120（2）：175‑188.

［3］SUMMERS C G，NEWTON A S，MITCHELL J P，et al.Population dynamics of arthropods associated with early‑season tomato plants as influenced by soil surface microenvironment［J］.Crop Protection，2010，29（3）：249‑254.

［4］KAKAKHEL S A，AMJAD M.Biology of Nysius inconspicuus Distant. and its economic impact on sunflower（Helianthus annuus L.）［J］.Helia（Yugoslavia），1997，20（27）：9‑14.

［5］KAKAKHEL S A，AMJAD M，SHAFIULLAH，et al.The population trend of Nysius inconspicuus distant（Hemiptera；Lygaeidae）and its control on sunflower（Helianthus annuus L.）［J］.Pakistan Journal of Biological Sciences，2000，3（3）：528‑530.

［6］CAMERON S L.How to sequence and annotate insect mitochondrial genomes for systematic and comparative genomics research［J］.Systematic Entomology，2014，39 （3）：400‑411.

［7］HUA J M，LI M，DONG P Z，et al.Comparative and phylogenomic studies on the mitochondrial genomes of Pentatomomorpha（Insecta：Hemiptera：Heteroptera）［J］.BMC Genomics，2008，9：610.

［8］ LI H，LIU H Y，SONG F，et al.Comparative mitogenomic analysis of damsel bugs representing three tribes in the family Nabidae（Insecta：Hemiptera）［J］.PLoS One，2012，7（9）：e45925.

［9］MA C，YANG P C，JIANG F，et al.Mitochondrial genomes reveal the global phylogeography and dispersal routes of the migratory locust［J］.Molecular Ecology，2012，21（17）：4344‑4358.

［10］林兴雨，宋南.蚕豆象的线粒体基因组研究及系统发育分析［J］.生物安全学报，2024，33（1）：83‑92.

LIN X Y，SONG N.The mitochondrial genome and phylogenetic analysis of Bruchus rufimanus（Boheman，1833）［J］.Journal of Biosafety，2024，33（1）：83‑92.

［11］林兴雨，翟卿，宋南，等.锯谷盗线粒体基因组及扁甲总科系统发育分析［J］.河南农业大学学报，2023，57 （1）：109‑117.

LIN X Y，ZHAI Q，SONG N，et al.The mitochondrial genome of Oryzaephilus surinamensis and a phylogenetic analysis of Cucujoidea［J］.Journal of Henan Agricultural University，2023，57（1）：109‑117.

［12］林兴雨，席玉强，杨明生，等.福周艾蕈甲的线粒体基因组及系统发育分析［J］.福建农林大学学报（自然科学版），2023，52（6）：728‑740.

LIN X Y，XI Y Q，YANG M S，et al.Mitochondrial genome and phylogenetic analysis of Episcapha fortunii［J］. Journal of Fujian Agriculture and Forestry University（Natural Science Edition），2023，52（6）：728‑740.

［13］BOLGER A M，LOHSE M，USADEL B.Trimmomatic：A flexible trimmer for Illumina sequence data［J］.Bioinformatics，2014，30（15）：2114‑2120.

［14］SCHMIEDER R，EDWARDS R. Quality control and preprocessing of metagenomic datasets［J］.Bioinformatics，2011，27（6）：863‑864.

［15］PENG Y，LEUNG H C M，YIU S M，et al.IDBA‑UD：A de novo assembler for single‑cell and metagenomic sequencing data with highly uneven depth［J］.Bioinformatics，2012，28（11）：1420‑1428.

［16］HALL T，BIOSCIENCES I，CARLSBAD C.BioEdit：An important software for molecular biology［J］.GERF Bulletin of Biosciences，2011，2（1）：60‑61.

［17］BERNT M，DONATH A，JUHLING F，et al.MITOS：Improved de novo metazoan mitochondrial genome annotation［J］.Molecular Phylogenetics and Evolution，2013，69（2）：313‑319.

［18］TAMURA K，STECHER G，KUMAR S. MEGA11：Molecular evolutionary genetics analysis version 11［J］.Molecular Biology and Evolution，2021，38（7）：3022‑3027.

［19］PERNA N T，KOCHER T D.Patterns of nucleotide composition at fourfold degenerate sites of animal mitochondrial genomes［J］.Journal of Molecular Evolution，1995，41（3）：353‑358.

［20］ROZAS J，FERRER‑MATA A，SÁNCHEZ‑DELBARRIO J C，et al.DnaSP 6：DNA sequence polymorphism analysis of large data sets［J］.Molecular Biology and Evolution，2017，34（12）：3299‑3302.

［21］ KATOH K，STANDLEY D M.MAFFT multiple sequence alignment software version 7：Improvements in performance and usability［J］.Molecular Biology and Evolution，2013，30（4）：772‑780.

［22］CAPELLA‑GUTIÉRREZ S，SILLA‑MARTÍNEZ J M，GABALDÓN T.TrimAl：A tool for automated alignment trimming in large‑scale phylogenetic analyses［J］.Bioinformatics，2009，25（15）：1972‑1973.
［23］KÜCK P，LONGO G C.FASconCAT‑G：Extensive functions for multiple sequence alignment preparations concerning phylogenetic studies［J］.Frontiers in Zoology，2014，11（1）：81.
［24］NGUYEN L T，SCHMIDT H A，VON HAESELER A，et al.IQ‑TREE：A fast and effective stochastic algorithm for estimating maximum‑likelihood phylogenies［J］.Molecular Biology and Evolution，2015，32（1）：268‑274.
［25］RONQUIST F，TESLENKO M，VAN DER MARK P，et al.MrBayes 3. 2：Efficient Bayesian phylogenetic inference and model choice across a large model space［J］.Systematic Biology，2012，61（3）：539‑542.
［26］XIA X，XIE Z.DAMBE：Software package for data analysis in molecular biology and evolution［J］.Journal of Heredity，2001，92（4）：371‑373.
［27］WANG Y，CHEN J，JIANG L Y，et al.Hemipteran mitochondrial genomes：Features，structures and implications for phylogeny［J］.International Journal of Molecular Sciences，2015，16（6）：12382‑12404.
［28］YUAN M L，ZHANG Q L，GUO Z L，et al.Comparative mitogenomic analysis of the superfamily Pentatomoidea （Insecta：Hemiptera：Heteroptera） and phylogenetic implications［J］.BMC Genomics，2015，16（1）：460.
［29］HUANG W D，GONG S Y，WU Y F，et al.The complete mitochondrial genome of Tropidothorax sinensis（Reuter，1888）（Hemiptera：Lygaeidae）［J］.Mitochondrial DNA Part B，2021，6（7）：1808‑1809.
［30］CARAPELLI A，BRUNETTI C，CUCINI C，et al.The mitogenome of the true bug Nysius cymoides（Insecta，Heteroptera） and the phylogeny of Lygaeoidea［J］.Mitochondrial DNA Part B，2021，6（8）：2366‑2368.

[1]	王会伟, 朱世新, 张新友, 王艳, 杨铁钢, 张向歌, 王树峰, 李春鑫. 油莎豆基因组大小、倍性和系统发育分析[J]. 河南农业科学, 2023, 52(1): 34-41.
[2]	张扬, 孙曙光, 李晴, 魏珍. 莴苣线粒体基因组密码子使用偏好性分析[J]. 河南农业科学, 2022, 51(10): 114-124.
[3]	元志成, 柯余生, 吴富进, 王建平, 肖乃衍. 高粱COBRA基因家族全基因组的鉴定和表达分析[J]. 河南农业科学, 2020, 49(10): 33-41.
[4]	张元臣，蔡新，张国强，董丽丽，王景顺. 黏虫溶菌酶基因Mswly的克隆与真核表达[J]. 河南农业科学, 2019, 48(5): 70-77.
[5]	周会明，张焱珍，柴红梅，孔令舰，刘芳艳，陆艺娇，雷启丽，黄雯. 野生鸡瑽菌鉴定及最适菌株、培养基的筛选[J]. 河南农业科学, 2018, 47(7): 106-111.
[6]	杨佳栋，刘月琴，张英杰. 山羊FSHR基因编码蛋白的结构及功能分析[J]. 河南农业科学, 2017, 46(7): 120-124.
[7]	许艳起，张浩浩，杨强，李超昆，牛怡倩3，张改平，马润林，关贵全. 2种羊巴贝斯虫的核型及系统发育分析[J]. 河南农业科学, 2017, 46(3): 138-142.
[8]	唐丽丹，原蒙蒙，李妍，王献. 基于形态学性状的木槿属系统发育分类研究[J]. 河南农业科学, 2014, 43(2): 105-111.
[9]	王金朋，聂林曼，王振怡，马雪莲，张琼. 谷子、玉米重复基因间基因置换的系统发育分析[J]. 河南农业科学, 2014, 43(12): 34-39.
[10]	朱素梅，崔建新，李辉. 河南省卢氏地区半翅目昆虫区系研究[J]. 河南农业科学, 2013, 42(6): 98-102.
[11]	张安世，司清亮，张为民，陈娟. 基于matK基因的几种苔藓植物的亲缘关系分析[J]. 河南农业科学, 2012, 41(1): 110-112.
[12]	刘伟兰, 李祥龙, 周荣艳, 李兰会, 杨清芳. 不同物种TYRP2 基因完整编码区生物信息学分析[J]. 河南农业科学, 2011, 40(10): 144-148.
[13]	吴卓晶;庞保平;傅永福. 大豆基因组中TOC1同源基因的生物信息学分析[J]. 河南农业科学, 2010, 39(8): 22-32 .
[14]	李婉涛;刘延鑫;李新正;赵绪永. 河南省3个山羊品种mtDNA D-loop区的序列变异与系统发育关系研究[J]. 河南农业科学, 2010, 39(3): 100-102.
[15]	孙文秀;张修国. 不同来源辣椒疫霉菌的系统发育分析[J]. 河南农业科学, 2009, 38(2): 74-76.