日本小萤火虫线粒体全基因组测序揭示 Luciolinae 亚科系统发育新见解

这篇研究首次报道了日本新泻县采集的小萤火虫（Luciola parvula）的完整线粒体基因组（16,685 bp，登录号LC677171），通过高通量测序和MITOS注释揭示了其A+T偏向性（78.26%）特征及13个PCGs、22个tRNAs和2个rRNAs的典型后生动物结构。分子系统发育分析（ML法，GTR+G+I模型）发现日本种群与中国报道的"同种"（OL944082）基因组相似度仅90.5%，提示存在物种误鉴，为萤科（Lampyridae）分类学修订提供了关键分子证据。

　　

Abstract

日本研究团队完成了本土小萤火虫Luciola parvula（鞘翅目Coleoptera，萤科Lampyridae）线粒体全基因组测序。该环状基因组（16,685 bp，登录号LC677171）呈现典型的后生动物特征：13个蛋白质编码基因（PCGs）、2个核糖体RNA基因、22个转运RNA基因及D-loop控制区。值得注意的是，其A+T含量高达78.26%，与同属其他物种（如L. kagiana的79.78%）相似。通过最大似然法（ML）构建的系统发育树显示，日本种群与GenBank中标注的中国"同种"（OL944082）基因组相似度仅90.5%，暗示后者可能存在物种鉴定错误。

Introduction

作为日本广泛分布的陆生萤火虫，L. parvula（日文名ヒメボタル）以其0.5-0.8秒间隔的黄色闪光信号著称。尽管前人基于16S、ND5和COI基因片段研究过其种群遗传多样性，但全基因组数据长期缺失。这项研究填补了该物种分子生态学研究的关键空白，为探讨萤科昆虫光通讯系统的演化奠定基础。

Materials and methods

研究样本采自本州新泻县鱼沼地区（海拔780米），采用Illumina MiSeq平台进行301 bp双端测序，获得约3,000万条原始reads。通过CLC Genomics Workbench进行序列组装，MITOS工具注释基因功能。系统发育分析纳入19个Luciolinae亚科物种和2个Lampyrinae外群，使用MEGA12软件的GTR+G+I进化模型，对15,085个保守位点进行1,000次bootstrap验证。

Results

测序深度达1,440X的完整基因组显示：轻链编码ND5等4个PCGs和8个tRNAs，重链编码其余基因。起始密码子呈现多样性（ATG/ATA/ATT/TTG），终止密码子则以TAA为主（7个PCGs），4个基因存在不完整T终止。系统发育树揭示日本L. parvula与韩国L. unmunsana（MT134039）+中国"L. parvula"（OL944082）构成姐妹群，而中韩两序列相似度达98.1%，远高于中日"同种"间90.5%的相似度。

Discussion and conclusion

研究首次发现日本本土L. parvula与中国报道种群存在显著基因组差异（9.5%分歧），结合模式产地记录，强烈暗示中国标本实为误鉴物种。该成果不仅提供了萤科比较基因组学研究的重要基准数据，更凸显线粒体全基因组在解决近缘种分类争议中的价值。未来需结合形态学特征进一步验证这两个地理种群的分类地位。

（注：全文严格依据原文数据，专业术语如PCGs=蛋白质编码基因，ML=最大似然法等均按原文规范标注，去除了文献引用标记和图表指示符）