濒危物种朝鲜边缘龙虱(Dytiscus marginalis czerskii)首个完整线粒体基因组揭示其系统发育地位与保护遗传学价值

（编辑推荐）本研究首次报道了朝鲜半岛DMZ区域特有濒危物种朝鲜边缘龙虱(D. marginalis czerskii)的完整线粒体基因组(mitogenome)，其18,385 bp的基因组包含37个基因，AT含量高达80%。通过比较基因组学与系统发育分析，揭示了该物种在Dytiscidae科中的进化地位，为保护生物学研究提供了重要分子标记。

　　

Abstract

朝鲜边缘龙虱(Dytiscus marginalis czerskii)作为罕见水生甲虫物种，首次完成其18,385 bp的完整线粒体基因组测序。该基因组包含13个蛋白质编码基因、2个rRNA基因和22个tRNA基因，AT含量高达80%（A 42.4%, T 37.6%）。研究为理解Dytiscidae科的系统发育关系提供了关键分子数据。

1. 引言

Dytiscidae科作为水生甲虫最大类群，包含4,200余种，其中68种面临灭绝威胁。朝鲜边缘龙虱作为韩国DMZ区域特有种，被列为濒危物种(EN)。本研究填补了该属线粒体基因组数据的空白，继Dytiscus sharpi之后第二个完成测序的物种。

2. 材料与方法

标本采集自韩国江原道Yanggu-gun(38.237718, 127.879513)，经形态学鉴定后保存于仁济昆虫生物中心(IIBC_1)。使用Illumina NovaSeq 6000平台测序，SPAdes v3.15.0组装，MITOS2注释。选取8个近缘物种mitogenome进行系统发育分析，采用MAFFT比对和RAxML构建最大似然树。

3. 结果与讨论

朝鲜边缘龙虱mitogenome(GenBank: PQ474423)显示典型环状结构，平均测序深度75.18×。控制区(3,088 bp)含88.6%高AT含量，发现197 bp串联重复序列(3次重复，90%相似性)。比较基因组显示该属物种存在基因组扩张现象(D. sharpi 19,476 bp; D. marginalis czerskii 18,385 bp)，但基因排列高度保守。

系统发育树强烈支持(100% bootstrap)朝鲜边缘龙虱与D. sharpi的姐妹群关系。共线性分析证实Dytiscus属内基因排列的稳定性，其与Agabus、Colymbetes等属的差异为Dytiscidae科分类提供新证据。

4. 结论

该研究建立的线粒体基因组数据库，可应用于环境DNA(eDNA)监测等保护遗传学实践。高AT偏好性和控制区重复序列等特征，为理解Dytiscidae科分子进化提供了新模式物种。研究强调线粒体基因组在濒危水生昆虫保护中的关键作用。

（技术亮点）

• 首个朝鲜边缘龙虱完整mitogenome

• 揭示Dytiscus属特异性基因组扩张

• 开发可用于eDNA监测的分子标记

• 控制区发现新型197 bp重复单元

• 建立Dytiscidae科系统发育新框架