长角窄吉丁线粒体全基因组测序及系统发育分析揭示天牛科进化新线索

本研究成功测序并解析了长角窄吉丁（Uraecha angusta）的线粒体全基因组（15,678 bp，GC含量36.7%），包含13个蛋白编码基因（PCGs）、22个tRNA和2个rRNA基因。通过最大似然法（ML）构建系统发育树，发现其与Annamanum lunulatum亲缘关系最近，为天牛科（Cerambycidae）的进化研究及松材线虫（PWN）传播媒介防控提供重要遗传学依据。

　　

Abstract

长角窄吉丁（Uraecha angusta Pascoe, 1856）作为危害经济林的主要蛀干害虫，其线粒体全基因组研究长期空白。本研究通过Illumina测序平台获得15,678 bp的完整线粒体基因组，GC含量为36.7%，包含13个PCGs、22个tRNA、2个rRNA及A+T富集区。系统发育分析显示该物种与Annamanum lunulatum形成单系姐妹群，为天牛科进化研究填补关键数据缺口。

1. Introduction

长角窄吉丁广泛分布于中国河北、河南、山西及南方省份，是樟树、油桐等经济林木的重要蛀干害虫，同时作为松材线虫（Pine wood nematode, PWN）的传播媒介，其防控意义重大。成虫体被红褐色短毛，鞘翅具斜向条纹，年发生一代。幼虫钻蛀木质部形成虫道导致枝条枯死，但此前缺乏基因组层面的研究基础。

2. Materials

研究样本采自福建鳌江（119°31′51″E, 26°13′52″N），凭证标本保存于福建农林大学生态林害虫综合治理重点实验室（标本号TN-202402）。成虫形态特征通过体视显微镜拍摄记录，显示其典型鞘翅斑纹特征。

3. Methods

3.1. Mitochondrial genome assembly and annotation

使用TruSeq试剂盒提取DNA，经Illumina HiSeq 2500测序获得42,224,148条原始reads，过滤后保留847,998条高质量数据。通过MtioZ和metaSPAdes软件组装，MITOs服务器注释发现13个PCGs中9个（如ND2、COX1）为顺时针编码，4个（如ND5）为逆时针编码。启动密码子以ATT（ND2）、ATA（COX1）为主，终止密码子多为TAA（7个PCGs）。

3.2. Phylogenetic analysis

从NCBI获取22个近缘物种线粒体基因组，采用IQ-Tree v.1.6.12构建最大似然树（GTR+F+I+G4模型）。结果显示长角窄吉丁与Annamanum lunulatum形成高支持率分支（bootstrap>90%），其次与Blepephaeus succinctor聚为一支，证实其在天牛科Lamiinae亚科中的分类地位。

4. Results

线粒体基因组呈现显著AT偏倚（A+T=76.6%），rrnS和rrnL基因分别长779 bp和1308 bp。PCGs的密码子使用显示偏好性：COX3、ND5等5个基因以ATG起始，ND6等3个基因以ATT起始。比较基因组学分析发现其与近缘种在ND4L基因区域存在特异性插入缺失变异。

5. Discussion and conclusion

尽管COI基因常用于物种鉴定，但全基因组数据能更准确解析近缘种关系。本研究首次揭示长角窄吉丁线粒体基因组的独特结构特征，其ND6基因的ATT起始密码子与天牛科其他成员差异显著。这些发现为后续开发基于线粒体标记的害虫监测技术奠定基础，同时为研究松材线虫媒介昆虫的协同进化机制提供新视角。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献记载内容；专业术语如PCGs、tRNA等均保留英文缩写；上标基因符号如ND2、COX1等保持原文格式）