1994年水沼发现的Hexarthrius mandibularis Mizunuma（鞘翅目：螽斯科：螽亚科）的线粒体基因组

《Journal of Asia-Pacific Entomology》：The mitochondrial genomes of Hexarthrius mandibularis Mizunuma, 1994 (Coleoptera: Lucanidae: Lucaninae)

　　

丁强|沈荣荣|杨新文|连琪琪|刘宁|张丽杰|白明

中国科学研究院动物研究所动物生物多样性保护与综合害虫管理国家重点实验室，北京100101，中国

摘要

Hexarthrius mandibularis Mizunuma, 1994属于金龟子科的鹿角金龟亚科。该物种是全球三种最大的鹿角金龟之一，深受昆虫爱好者的青睐。在本研究中，我们利用下一代测序技术对H. mandibularis的完整线粒体基因组进行了测序。同时分析了其基因组特征，包括碱基组成、密码子使用频率以及tRNA基因的二级结构。该基因组长度为17,009 bp，包含37个基因（13个蛋白质编码基因、22个tRNA基因和2个rRNA基因）以及控制区。其基因组结构、核苷酸组成和密码子使用情况与其他鹿角金龟相似。通过贝叶斯推断和最大似然法进行的系统发育分析表明，H. mandibularis与Hexarthrius vitalisi Didier, 1925亲缘关系最为接近，这一结果与形态分类学研究一致。

引言

金龟子科Latreille, 1802是金龟子中最早分化的类群之一（Kim和Farrell，2015）。它们的鞘翅完全覆盖腹部，闭合时形状类似铲子，因此被称为“鹿角金龟”。此外，大多数雄性个体拥有类似鹿角的巨大头部（Kim和Farrell，2015；Zhang等人，2019），有些物种的触角上还有锯齿结构，甚至有些物种的触角末端还有分叉的角。幼虫栖息在腐木或腐殖质中，而成虫则以树液或花蜜为食，它们在夜间活动，力量极强且具有很强的攻击性（Wan，2007）。它们在森林碳循环中占据独特的生态位，某些物种还是监测和评估森林生态系统健康状况的重要生物指标（Bin等人，2023；Wang，2025）。鹿角金龟分布于除南极洲以外的所有大陆，全球已描述的物种超过1800种（Li和Bai，2024）。由于它们具有多样的独特成虫形态、优雅的外表以及易于饲养的特点，深受爱好者及收藏家的喜爱。

Hexarthrius mandibularis Mizunuma, 1994（鞘翅目：鹿角金龟科）（Mizunuma和Nagai，1994）是全球三种最大的鹿角金龟之一，备受昆虫爱好者的追捧。它主要分布在婆罗洲（包括印度尼西亚和马来西亚境内）以及苏门答腊岛（Kay，2007；Ond?ej等人，2009）。这种甲虫的身体呈暗红色砖块状，腿和触角均为黑色。成虫的寿命通常为3到8个月，而幼虫阶段则持续8到14个月。雌性成虫的长度为41到52毫米，而雄性则为48到115毫米。雄性的触角细长且几乎呈直线状，向前延伸（图1）。其主要的内齿位于触角中部附近，从基部到尖端几乎整个触角长度上都分布着较小的锯齿状牙齿。其头盾上有三个小突起。作为全球三种最大的鹿角金龟之一（另外两种为 Lacroix, 1984和 Olivier, 1789），H. mandibularis也是Hexarthrius属中体型最大的物种。

在本研究中，我们首次对H. mandibularis的线粒体基因组进行了测序。我们分析了其核苷酸组成、蛋白质编码基因的结构与特征、密码子使用频率，以及tRNA的二级结构和rRNA的序列特征。此外，我们还研究了它与其他鹿角金龟物种的系统发育关系。这项工作旨在为未来关于该物种的群体遗传学、分子系统发育及线粒体基因组学的研究提供重要的分子数据。我们的研究结果有助于阐明H. mandibularis的进化背景，同时也为研究金龟子科的基因组多样性和生态适应性提供了参考。

章节节选

样本采集、DNA提取与测序

该雄性标本是由中国海关（北京）从寄往中国的日本货物中截获并收集的。该标本的凭证编号为2211000001024780–4，现存放在中国海关科学技术研究中心（http://www.chinacustoms-strc.cn；联系人：张丽杰，[e-mail]）。获取标本时已获得中国海关的许可。标本被截获后储存在-20°C的冷冻箱中。DNA的提取是通过

线粒体基因组的结构特征与碱基组成

H. mandibularis的线粒体基因组序列总长度为17,009 bp，包含13个蛋白质编码基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因（16S rRNA和12S rRNA）以及一个控制区（图2）。9个蛋白质编码基因和14个tRNA基因位于正链上，其余基因则位于负链上（表1）。13个蛋白质编码基因的总长度为11,135 bp，占整个线粒体基因组的65.47%。此外

CRediT作者贡献声明

丁强：写作——初稿撰写、项目管理、方法设计、实验研究、数据分析、概念构建。沈荣荣：写作——审阅与编辑、数据整理、概念构建。杨新文：实验研究。连琪琪：实验研究。刘宁：资源提供。张丽杰：写作——审阅与编辑、实验研究、概念构建。白明：写作——审阅与编辑、可视化处理、项目管理、资金获取、概念构建。

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。

致谢

我们衷心感谢中国科学研究院动物研究所的蒋春燕博士，她提供了Hexarthrius mandibularis Mizunuma, 1994成虫的背部照片。本研究得到了中国国家重点研发计划[2022YFC2601200]、中国检验检疫科学研究院科技基金[2023HK051、2023HK042、2022HK141]以及中国科学研究院动物研究所[2023IOZ0104、SKLA2502]的支持。