韩国新发现透翅蛾Synanthedon namdoelegans线粒体全基因组揭示Synanthedonini族独特基因重排与系统发育关系

《Mitochondrial DNA Part B》:Complete mitochondrial genome of the clearwing moth Synanthedon namdoelegans Kim, Kim and Choi, 2025 (Lepidoptera: Sesiidae)

【字体: 时间:2026年01月04日 来源:Mitochondrial DNA Part B 0.5

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  本文报道了韩国新发现透翅蛾Synanthedon namdoelegans的完整线粒体基因组(15,578 bp),揭示了Synanthedonini族特有的trnQ–trnS2–trnM–trnI基因重排特征。通过18个Cossoidea物种的系统发育分析,证实了Synanthedon属的单系性,并发现新种与S. bicingulata的姐妹群关系。该研究为透翅蛾科分类学、分子生态及害虫治理提供了重要的基因组资源。

  
引言
透翅蛾属(Synanthedon)作为鳞翅目(Lepidoptera)透翅蛾科(Sesiidae)的重要类群,全球已知234种9亚种,其中韩国分布8种。2023-2024年期间,研究团队在韩国南部开展城市林木害虫监测时,于樱花树(Prunus × yedoensis)上意外发现一种新型透翅蛾。通过形态学鉴定和DNA条形码分析,确认为透翅蛾属新种,命名为Synanthedon namdoelegans。目前透翅蛾属仅有5个物种完成线粒体基因组测序,新种完整线粒体基因组的解析将为本属系统进化研究提供关键分子数据。
材料与方法
本研究以2023年4月26日在韩国全罗南道顺天市(34°57′37.8″N, 127°29′20.8″E)采集的雄性成虫为材料,使用针对近缘种S. bicingulata的信息素诱捕器在樱花树上捕获。物种鉴定由昆虫分类学专家基于形态特征和DNA条形码序列完成。基因组DNA采用 Wizard? 基因组DNA纯化试剂盒从后足提取,样本保藏于光州全南大学(凭证号CNU17887)。
测序策略采用长片段PCR扩增与短片段测序相结合:首先扩增COX1–ND4、ND5–16S rRNA和16S rRNA–COX1三个长重叠片段,继而以这些片段为模板扩增26个短重叠片段。通过Sanger法双向测序,使用DNASTAR软件包中的SeqMan工具进行序列组装。基因注释采用MAFFT v7与已知鳞翅目线粒体基因组比对,蛋白编码基因(PCGs)使用RevTrans v2.0进行密码子对齐,tRNA基因通过tRNAscan-SE v2.0识别。
系统发育分析包含17个Cossoidea总科物种的线粒体基因组数据,以卷蛾总科(Tortricoidea)的Leguminivora glycinivorella和Grapholita funebrana作为外群。基于13个PCGs和2个rRNA基因(总长13,732 bp)构建进化树,采用PhyloSuite v1.2.3平台运行MrBayes(贝叶斯推断)和IQ-TREE(最大似然法)。最优分区方案和替代模型通过PartitionFinder 2的贪婪算法确定。遗传距离计算使用PAUP软件基于37个基因的未根配对距离。
结果
基因组基本特征
S. namdoelegans线粒体基因组全长15,578 bp,包含13个PCGs、22个tRNA基因、2个rRNA基因和1个A+T富集区。11个PCGs以典型ATN密码子起始,而COX1和ATP8分别使用非典型起始密码子CGA和TTG。终止密码子方面,COX1、ND5和ND4为不完全终止密码子T,其余基因为TAA或TAG。
基因排列独特性
在A+T富集区与ND2交界处发现Synanthedonini族特有的基因重排:trnQ–trnS2–trnM–trnI(下划线表示逆时针转录方向),与鳞翅目典型排列trnM–trnI–trnQ存在显著差异。
碱基组成分析
A/T含量在基因组各区域分布为:A+T富集区(91.29%)> 12S rRNA基因(85.82%)> 16S rRNA基因(85.10%)> tRNA基因(83.46%)> 全基因组(79.18%)> PCGs(76.50%),与透翅蛾科其他物种保持一致性。
遗传分化与系统发育
遗传距离分析显示,S. namdoelegans与同属物种分化度为7.54%(S. bicingulata)至9.57%(S. myopaeformis和S. vespiformis)。系统发育树强烈支持Synanthedon属(SH-aLRT=100/UFBoot=100/BPP=1)、Synanthedonini族和Sesiinae亚群的单系性。新种与S. bicingulata构成姐妹群,节点支持率极高(SH-aLRT=100/UFBoot=99/BPP=1)。
讨论与结论
本研究首次报道韩国新发现透翅蛾S. namdoelegans的完整线粒体基因组。非典型起始密码子的使用符合鳞翅目昆虫常见特征,其中COX1的CGA起始密码子为该类群高度保守性状。基因重排模式(trnQ–trnS2–trnM–trnI)作为Synanthedonini族的共源性状,可能通过串联重复-随机丢失模型演化形成,为族级分类提供分子 synapomorphy。
从分类学视角,线粒体基因组数据有力佐证了早期基于形态和DNA条形码的新种鉴定结果。虽然新种在部分形态特征上与S. soffneri、S. bastak和S. velox近似,但翅脉斑纹和雄性外生殖器的独特性,结合7.54%-9.57%的遗传分化度,确证其分类地位。系统发育分析揭示的新种与S. bicingulata的姐妹群关系,为探讨透翅蛾属东亚类群演化提供了新线索。
本研究填补了Synanthedon属线粒体基因组数据空白,产生的基因组资源可用于物种鉴定、分子生态学及害虫综合治理研究。未来通过整合更多近缘种线粒体基因组数据和核基因片段,将进一步完善透翅蛾科系统发育框架。
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