红腹矶鸫线粒体全基因组解析及其在鸫科系统发育中的进化意义

本研究首次完成红腹矶鸫(Monticola rufiventris)线粒体全基因组测序，揭示其16,803 bp环状结构包含13个PCGs、22个tRNAs、2个rRNAs及1个控制区，通过Illumina Novaseq 6000测序和MITOS注释发现其基因排列与鸫科典型结构一致但存在特异性变异。研究构建最大似然树证实红腹矶鸫与矶鸫属物种形成单系群，Ka/Ks分析显示13个PCGs均受纯化选择(Ka/Ks<1)，为鸫科鸟类分子进化与分类学研究提供关键数据。

　　

在鸟类多样性研究中，鸫形目(Passeriformes)作为包含6500余种的庞大类群，其系统发育关系长期存在争议。其中鸫科(Muscicapidae)拥有351个物种却仅有不足30个线粒体基因组公开，特别是矶鸫属(Monticola)仅公开矶鸫(M. gularis)1个物种数据。红腹矶鸫(M. rufiventris)因其独特的羽色和行为特征成为研究鸫科进化的理想模型，但缺乏完整的分子遗传学证据。大理大学基础医学院病原生物学综合实验室联合成都医学院附属第一医院等机构的研究团队，通过解析该物种线粒体全基因组，为厘清鸫科系统发育关系提供了突破性证据。

研究采用Illumina Novaseq 6000平台对西藏亚东县采集的样本进行双端测序，经SPAdes组装获得16,803 bp完整环状基因组。通过MITOS在线工具注释基因结构，使用MEGA11分析密码子使用偏好性(RSCU)，tRNAscan-SE预测tRNA二级结构，并基于13个PCGs构建包含45个物种的最大似然(ML)系统发育树，同时运用DnaSP计算非同义(Ka)/同义(Ks)替换率。

基因组结构与组成分析显示，红腹矶鸫线粒体基因组具有典型的脊椎动物基因排列模式，但存在6处基因重叠（最长10 bp的atp8-atp6重叠）。碱基组成呈现C(32.74%)>A(29.46%)>T(23.17%)>G(14.62%)的偏好性，全局GC偏斜(-0.382)和AT偏斜(0.120)反映显著的碱基使用偏倚。13个PCGs中仅cox1以GTG起始，其余均采用ATG，终止密码子呈现多样化（包括TAA、TAG及不完全终止密码子T/TA）。

蛋白编码基因分析发现，cox1(1551 bp)和atp8(168 bp)分别为最长和最短的PCGs。RSCU分析揭示CGA(Arg)和CUA(Leu)使用频率最高(RSCU>2.9)，而AGG(Arg)和UUG(Leu)使用率最低(RSCU<0.1)。22个tRNA中仅tRNA-Ser(AGY)缺失DHU臂无法形成典型三叶草结构，其余均能形成完整二级结构。控制区(1230 bp)的AT含量(55.29%)显著高于GC含量。

系统发育分析将红腹矶鸫与矶鸫聚为一支(bootstrap=100)，支持二者在鸫科内的单系性，同时证实原归入鸫科的3种鸦雀(Paradoxornis spp.)应隶属于鸦雀科(Paradoxornithidae)。进化选择压力分析显示，13个PCGs的Ka/Ks值介于0.027(coxl)至0.159(nad4L)之间，均远小于1，表明这些基因在进化过程中受到强烈纯化选择，其中电子传递链复合体IV成员(coxl/cox3)的保守性最高。

该研究首次揭示红腹矶鸫线粒体基因组的结构特征与进化动态，不仅填补了矶鸫属分子数据的空白，更通过多维度分析为鸫科鸟类的系统分类提供了分子标记选择的新依据。特别值得注意的是，控制区的高变特性和PCGs的选择模式差异，为后续研究环境适应与分子进化关联性奠定了理论基础。研究成果发表于《Scientific Reports》，数据已公开于GenBank(PQ459006)，对理解鸟类适应性辐射机制具有重要启示。