Xiphophorus是一种原产于墨西哥和中美洲北部的胎生鱼类,分为三个主要的系统发育组:扁平鱼、北方剑尾鱼和南方剑尾鱼。这些组别反映了复杂的进化历史,其特征是广泛的杂交(Cui et al., 2013, Du et al., 2024),使得该属成为研究物种形成和基因交换的重要模型。Xiphophorus鱼类演化出了一系列适应性表型,使它们能够在广泛的地理范围内生活在淡水生境中(Kallman and Kazianis, 2006)。此外,许多物种还发展出了引人注目的性选择特征,包括雄性的色素沉着和鳍形装饰,例如备受瞩目的雄性剑状结构。作为生态学家、进化生物学家、生理学家和神经生物学家的研究对象,Xiphophorus也是生物医学中的经典模型,用于研究黑色素瘤和其他几种人类疾病(Schartl and Lu, 2024)。像所有硬骨鱼类一样,Xiphophorus谱系起源于一次全基因组复制事件(Meyer and Schartl, 1999, Glasauer and Neuhauss, 2014),这有助于它们的遗传多样性和适应性。
内部转录间隔区2(ITS2)是核糖体DNA中的一个片段,以其高序列变异性和保守的二级结构而著称(Schultz et al., 2005, Ankenbrand et al., 2015)。这使得ITS2成为系统发育学和DNA条形码编码的强大分子标记,因为其序列多样性有助于区分密切相关的物种,而其结构的一致性有助于序列比对和进化推断(Schultz and Wolf, 2009)。然而,ITS2在基因组中以多个重复拷贝的形式存在,导致基因组内序列变异,在分析时必须谨慎处理(Coleman, 2003)。
ITS2序列已被广泛用于推断和理解物种的系统发育关系及其基因组的进化(例如Buchheim et al., 2011)。在单细胞生物中已经生成了大量关于ITS2序列、结构和功能的信息。相比之下,关于脊椎动物的此类知识较为匮乏,尤其是在鱼类中,而鱼类占了60,000多种脊椎动物的一半以上。
鉴于Xiphophorus属复杂的杂交/渗入历史和遗传多样性,分析ITS2序列提供了一种有前景的系统发育方法。ITS2的变异性和保守的结构可以提供扁平鱼组和剑尾鱼组内部及之间关系的详细解析,有助于揭示杂交/渗入模式和物种边界。因此,将ITS2数据与基因组信息相结合可以增强对Xiphophorus进化的理解,并改进这一科学上重要属的物种鉴定。
本研究旨在探讨:1.) 来自多种Xiphophorus物种的ITS2序列是否能够生成反映真实直系同源关系的系统发育树;2.) ITS2系统发育树更多地受到由古代全基因组复制事件引起的旁系同源变异、最近的局部重复事件还是升高的rDNA序列变异的影响。区分这些可能性至关重要,因为旁系同源序列可能会混淆系统发育推断。这些发现有望指导未来的ITS2序列-结构研究,如果需要,可以对潜在的旁系同源序列进行单独研究,从而更详细和准确地评估ITS2的系统发育效用和该属内的物种关系。